Yarıiletken nem sensörlerinin geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında, esnek (kapton) ve esnek olmayan (Al2O3) alttaşlar üzerine titanyum dioksit (TiO2) ve kalay dioksit (SnO2) algılama katmanına sahip nem sensörleri geliştirildi. Temelde nem sensörleri alttaş, elektrot ve aktif/algılayıcı katman olmak üzere üç katmandan oluşur. Sensörlerin elektrotları iki farklı teknikle oluşturuldu: İlk olarak, vakumlu kaplama tekniklerinden eş-püskürtme ve ısıl buharlaştırma yöntemi ile 4 x 7 mm2 lik Al2O3 alttaşlar üzerine Altın (Au) ve Platin (Pt) kaplanarak vakumsuz ortamda lazer ablasyon ile iki farklı desene sahip elektrotlar oluşturuldu. İkinci olarak, vakumsuz kaplama tekniklerinden biri olan mürekkepli baskı (ink-jet) tekniği ile Gümüş (Ag) elektrotlar inkscape programı ile kapton alttaşlar üzerine işlendi. Al2O3 alttaşlar üzerine işlenen elektrotların üzerine püskürtme yöntemi ve vakumsuz kaplama tekniklerinden; daldırma, doktor bıçağı ve ultrasonik banyo kaplama tekniği ile aktif katman kaplandı. Kapton alttaş üzerine çizilen elektrotlar üzerine de daldırma tekniği ile algılayıcı katman oluşturuldu. Böylece, algılama katmanı ve elektrot tasarımı bakımından farklılıkları olan on bir adet nem sensörü geliştirildi. Geliştirilen algılama katmanlarının yapısal ve optik karakterleri belirlendi. Geliştirilen nem sensörlerinin çıktı parametreleri farklı nem ortamında ∆R=(R(%70)-R(%40))nem direnç değişimi baz alınarak değerlendirildi. Dirençteki değişimin artması nem sensöründeki hassasiyetin artması olarak yorumlandı. Eş-püskürtme tekniği ile üretilen sensörde 3715kΩ direnç farkı olduğu görüldü. Vakumsuz kaplama tekniklerinden ink-jet baskı tekniği ile üretilen esnek nem sensörlerinin direnç farkı TiO2 için 3800kΩ ve SnO2 için 4500kΩ olarak belirlendi. Bu durum SnO2 malzemesinin neme daha duyarlı olduğu şeklinde yorumlandı. Al2O3 alttaş üzerine TiO2 karışımı kullanılarak daldırma tekniği ile üretilen sensörün üretilen tüm sensörler içerisinde en yüksek direnç farkına sahip olduğu görüldü. Doktor bıçağı yöntemleriyle TiO2 kaplanan nem sensörü 1379kΩ'luk direnç farkı gösterirken ultrasonik banyoda kaplanan nem sensörü 120kΩ direnç farkı gösterdi. Vakumsuz kaplama yöntemlerinin kullanımının nem sensörlerinin üretim maliyetlerini düşürdüğü ve nem sensörü üretimi için avataj sağlayabileceği değerlendirildi.