Die Detektion und Überwachung von Umweltparametern wie z.B. Schwermetallen gewinnt in der heutigen Zeit zunehmend an Bedeutung. Eine Möglichkeit zur Messung von Schwermetallen bieten ionenselektive Elektroden auf der Basis von Chalkogenidgläsern. Allerdings ist die Herstellung dieser Materialien zeit- und kostenintensiv. Weiterhin fehlt die Möglichkeit der Miniaturisierung für die Herstellung von Sensorsystemen für ''Vor-Ort''-Messungen. Um dieses Problem zu lösen, werden im Rahmen dieser Arbeit Chalkogenidglasschichten für den Nachweis von Cadmium, Blei, Kupfer, Thallium und Silber in Flüssigkeiten mittels gepulster Laserabscheidung (PLD: Pulsed Laser Deposition) hergestellt und charakterisiert. Die Abscheidung der Schichten erfolgt auf Silizium-Substrate. Die physikalische Charakterisierung der Schichten erfolgt mittels Video-Mikroskopie, Rutherfordrückstreuung (RBS) und Rasterelektronenmikroskopie (REM). Elektrochemisch werden die hergestellten Schichten mittels ionenselektiver Potentiometrie sowie Impedanzspektroskopie untersucht. Weiterhin werden die charakterisierten Schichten in ein siliziumbasiertes Sensorarray integriert und untersucht. Für eine zusätzliche Materialcharakterisierung werden feldeffektbasierte Sensorstrukturen, wie die Elektrolyt/ Isolator/ Halbleiter (EIS)-Struktur, der lichtadressierbare potentiometrische Sensor (LAPS) und der ionenselektive Feldeffekttransistor (ISFET) verwendet. Für ein besseres Verständnis der Vorgänge zum Potentialbildungsmechanismus an der Phasengrenze ''Fest/ Flüssig'' der Chalkogenidglasschichten wird exemplarisch ein Cadmium-selektives Chalkogenidglasmaterial mittels Impedanzspektroskopie charakterisiert. Für das untersuchte System wird ein theoretisches Modell in Form eines elektrischen Ersatzschaltbildes erstellt und mit den gemessenen Daten verglichen. Der Einsatz des entwickelten Sensorsystems für die Untersuchung von komplexen Flüssigkeitsmischungen auf der Basis einer ''elektronischen Zunge'' wird diskutiert.
Aktualisiert: 2022-08-24
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