Разработка тонкопленочных сорбентов и микроэлектронных химических сенсоров на их основе для контроля содержания вредных и токсичных газов в атмосфере

Быстрое развитие промышленных технологий и связанное с ним ухудшение экологической обстановки делает чрезвычайно актуальной задачу создания методов и средств для контроля утечек различных взрывоопасных, вредных и токсичных газов в окружающую среду и атмосферу производственных помещений. В последние годы наряду с «традиционными» газовыми компонентами (О2, Н2, Н28, пары воды, ЫН 3 и др.), задача определения которых существует практически с начала века, вследствие расширения номенклатуры веществ, используемых в различных отраслях промышленности, (особенно, в микроэлектронике) появляется необходимость определения все новых газовых компонентов (арсин, фосфин, фреоны, пары гидразина, различных органических веществ и т. д) [1−6]. В каждом конкретном случае предъявляются свои специфические требования к метрологическим и техническим характеристикам (диапазону измерений, чувствительности, точности, быстродействию, потребляемой мощности, селективности и т. п.) таких средств, которые по мере развития промышленных технологий все более ужесточаются [7−14].

В настоящее время существуют и продолжают развиваться контрольно-измерительные средства, основанные на различных методахэлектрохимическом, хемолюминисцентном, термокаталитическом, ИК-спектрометрическом, магнитном и др. [15−21]. Однако, наиболее интенсивно (особенно за рубежом) ведутся разработки приборов и средств, основанных на использовании в качестве основного элемента контрольно-измерительных средств химических сенсоров, изготавливаемых групповыми методами технологии микроэлектроники [5−9,11,14,22]. При использовании таких сенсоров в целом ряде случаев достигаются метрологические и технические характеристики на порядок и более превышающие аналогичные характеристики для средств, основанных на традиционных методах измерения, причем дополнительный выигрыш может быть получен при использовании микропроцессорных средств обработки сигнала [14,16,22].

Важной прикладной задачей, решаемой с помощью химических сенсоров и приборов на их основе, является определение содержания в атмосфере различных вредных и высокотоксичных, газов, используемых в таких отраслях хозяйства, как микроэлектроника, химическая, нефтехимическая и газодобывающая промышленность, ядерная энергетика, металлургия.

Так известно, что в технологии производства интегральных схем широко используются процессы физико-химической обработки материалов, непосредственно находящихся в контакте с газовой (процессы окисления, диффузии, эпитаксии и др.) или жидкой (процессы анодного окисления, фотолитографии, химического травления) фазами [4,19,23−26].

В процессах групповой технологии микроэлектроники находит применение большое количество различных газов, начиная от инертных и заканчивая высокоактивными и высокотоксичными газами. При этом уровень содержания примесей в газах, используемых, например, в технологических процессах изготовления СБИС приборов и устройств, должен находится на уровне 0,1−1,0 ррт [23−26]. Наличие микропримесей в технологических газах приводит к неоднородности удельного сопротивления, изменению скорости окисления, возрастанию поверхностных токов утечек р-п переходов и др., что снижает коэффициент выхода годных и качество выпускаемой продукции. Например, при проведении процесса автоэпитаксии кремния присутствие в технологической паро-газовой смеси (ПГС) микроколичеств кислорода и/или влаги вызывает рост дефектных поликристаллических слоев кремния [23].

Следовательно, важное значение приобретает использование в условиях реального технологического процесса оперативных систем газового контроля, включающих контроль концентрации газов в технологических линиях и помещениях и контроль утечек газов в окружающую атмосферу. При этом используемые в таких системах сенсоры должны определять утечки таких малых потоков, как 1×10 «6 атм х см» 3/с [23]. Помимо портативных приборов для контроля утечек газов (для персонала, работающего непосредственно во вредных условиях) необходимы детекторы с аварийной сигнализацией (в частности, для арсина и фосфина порог срабатывания газосигнализатора должен находится на уровне 0,1 ПДК) [25−26]. На участках использования и подготовки инертных газов необходим контроль концентрации кислорода, а используемый в качестве газа-носителя для арсина водород необходимо постоянно контролировать на утечку до концентрации равной 100 ррт, при которой еще возможна безопасная работа персонала [25]. Известно также, что работа с газами недопустима без соответствующих контрольных устройств. Силан, например, может накапливаться без задымления и возгорания вплоть до возникновения взрывоопасных концентраций [23,25]. Актуальной задачей является также контроль легирующих газов при переходе на более концентрированные добавки в рамках совершенствования СБИС технологий. Необходим также контроль утечек водорода на участках эпитаксиального наращивания, ионного легирования, отжига и др. При использовании процессов сухого травления, плазменного или реактивно-ионного распыления, необходим контроль для предупреждения загрязнения воздуха коррозионно-активными и токсичными газами.

Таким образом, в условиях технологического процесса важное значение должно уделяться обеспечению безопасного хранения и обращения с газами, а также предупреждению загрязнения окружающей среды газами или самих газов.

Вредные и токсичные газов используется также в ряде других отраслей промышленности: нефтехимической, газодобывающей, химической, холодильной и др. Большое значение приобретает обеспечение этих производств современными высокочувствительными газоанализаторами и газосигнализаторами утечек токсичных газов. Необходимо создание портативных индивидуальных приборов для работающего во вредных условиях персонала, так как в большинстве случаев концентрация токсичного газа на уровне долей или единиц ррт уже является опасной для здоровья человека.

Наиболее активной разработкой портативных и стационарных приборов для газового анализа за рубежом занимаются фирмы «Riken ICeiki», «Toyota», «Hitachi», «NGK Insulators Ltd.» (Япония), «Sieger» (Великобритания), «Drager», «Siemens», MST (Германия) и др. Так например, рынок сенсоров для газового анализа только в США составил 158 млн $ в 1986 году, возрос до 240 млн $ в 1990 году и превысил 350 млн $ после 1996 года [2,5], а для сравненительно дешевых сенсоров для автомобилей, бытовых печей и газовых плит потенциальный рынок составляет примерно 800 млн $ в год [2,10]. По данным Бюро экономического анализа Министерства торговли США, на научные исследования и разработки по экологической тематике США тратят 2,3−2,6 млрд $ ежегодно начиная с 1990 года [2,4,10]. В России и странах СНГ также ведутся активные работы по созданию приборов и измерительных систем, которые могут быть использованы для оперативного контроля содержания вредных и токсичных газов в атмосфере.

В качестве чувствительного элемента в таких приборах используются, как правило, миниатюрные химические сенсоры, изготавливаемые методами технологии микроэлектроники [4,5].

В каждом конкретном случае предьявляются специфические требования к химическим газовым сенсорам, однако, можно сформулировать следующие основные требования:

— высокая, на уровне 0,1−1,0 ПДК (единицы ррЬ — десятки ррт), чувствительность;

— высокая селективность;

— широкий диапазон измеряемых концентраций;

— высокое быстродействие (десятки микросекунд — единицы секунд);

— малые размеры и низкая стоимость;

— малая потребляемая мощность;

— временная и температурная стабильность;

— высокая воспроизводимость характеристик;

— универсальность и взаимозаменяемость.

Наиболее широкое распространение для анализа различных газообразных сред получили химические сенсоры сорбционного типа [4,5]. Существуют различные типы химических сенсоров, различающихся по виду регистрируемого параметра и сигнала, конструктивному исполнению и т. д. (например, сорбционно-импедансные сенсоры, термокаталитические сенсоры, сенсоры на основе МДП-структур, сенсоры на основе поверхностных акустических волн и др.). Однако «сердцем «всех химических сенсоров сорбционного типа, определяющим их работоспособность и метрологические характеристики, является газочувствительный слой, в качестве которого в зависимости от конкретного назначения, может использоваться чрезвычайно широкая гамма неорганических, органических и биологических материалов, формируемых к тому же по различным технологиям [4,5,14]. При этом одной из наиболее актуальных задач газового анализа является разработка сорбционных слоев, обладающих селективной чувствительностью по отношению к определяемым газовым компонентам.

Целью данной диссертационной работы является разработка тонкопленочных газочувствительных сорбентов и химических сенсоров на их основе для контроля утечек вредных и токсичных газов в атмосферу.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

— провести анализ существующих методов измерения концентрации различных газов и выбрать оптимальные методы для реализации поставленной задачи;

— исследовать и разработать технологию получения тонкопленочных сорбентов на основе каталитически активных гетерополисоединений для их использования в химических газовых сенсорах;

— исследовать основные физико-химические и адсорбционные характеристики тонкопленочных сорбентов на основе гетерополисоединений;

— разработать конструкцию и технологию изготовления химических газовых сенсоров на основе гетерополисоединений различного состава;

— исследовать основные технические и метрологические характеристики химических газовых сенсоров на основе разработанных тонкопленочных сорбентов.

Реализация поставленной в диссертации цели позволила получить важные в научном и практическом отношении результаты.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

— исследованы процессы формирования активированных гетерополисоеди-нениями 2:18 ряда газочувствительных пленок диоксида кремния методом гидролитической поликонденсации растворов на основе тетраэтоксисилана;

— исследованы процессы формирования модифицированных гетерополисо-единениями 2:18 ряда газочувствительных пленок полианилина методом анодной окислительной электрополимеризации;

— методами ИК-спектроскопии, вторичной ионной масс-спектроскопии и дифференциального термического анализа показано, что при использованных в работе технологических режимах формирования активированных пленок диоксида кремния гетерополисоединения 2:18 ряда входят в процессе активации в матрицу диоксида кремния с сохранением структуры Доусона;

— методами ИКи электронной спектроскопии показано, что при использованных в работе технологических режимах формирования модифицированных пленок полианилина структура формируемой полимерной пленки соответствует структуре полианилина, а гетерополисоединения 2:18 ряда входят в молекулу полианилина с сохранением структуры Доусона;

— исследованы метрологические характеристики микроэлектронных сорб-ционно-кондуктометрических сенсоров на основе газочувствительных пленок активированного гетерополисоединениями 2:18 ряда диоксида кремния, полученных методом гидролитической поликонденсации растворов на основе тетраэтоксисилана;

— исследованы метрологические характеристики микроэлектронных сорб-ционно-кондуктометрических сенсоров на основе газочувствительных пленок модифицированного гетерополисоединениями 2:18 ряда полианилина, полученных методом анодной окислительной электрополимеризации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ:

— разработаны технологические процессы формирования методом гидролитической поликонденсации растворов на основе тетраэтоксисилана активированных гетерополисоединениями 2:18 ряда пленок диоксида кремния для реализации микроэлектронных сорбционно-кондуктометри-ческих газовых сенсоров;

— разработаны технологические процессы формирования методом анодной окислительной электрополимеризации модифицированных гетерополисоединениями 2:18 ряда пленок полианилина для реализации микроэлектронных сорбционно-кондуктометрических газовых сенсоров;

— разработаны конструкция и технология изготовления микроэлектроных сорбционно-кондуктометрических газовых сенсоров и определены основные области их применения;

— разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации аммиака на основе пленок диоксида кремния, активированных ГПС 2:18 ряда состава Се2Р2Мо18(Эб2, защищенные патентом Российской Федерации № 2 029 292 с приоритетом от 07.08.92;

— разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации паров алифатических аминов на основе пленок диоксида кремния, активированных.

ГПС 2:18 ряда состава С03Р2М018О62, защищенные патентом Российской Федерации № 2 029 293 с приоритетом от 07.08.92;

— разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации паров моно-этаноламина на основе пленок диоксида кремния, активированных ГПС 2:18 ряда состава МП3Р2М018О62, защищенные патентом Российской Федерации № 2 034 285 с приоритетом от 07.08.92;

— разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации паров гидразина на основе пленок диоксида кремния, активированных различными ГПС состава Со3Р2Ш6Мо12 062, Мп3Р2? бМо12Об2, Соз (НзРУ9Уз04о)2) Мпз (НзРЛУ9Уз04о)2, защищенные патентом Российской Федерации № 2 034 284 с приоритетом от 07.08.92;

— разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации аммиака на основе модифицированных пленок полианилина, защищенные патентом Российской Федерации № 2 038 590 с приоритетом от 24.09.92;

— показана возможность использования разработанных микроэлектронных сенсоров на основе активированных гетерополисоединениями 2:18 ряда сорбционных пленок в трехкомпонентном газосигнализаторе типа ТГС-3, зарегистрированном в Государственном реестре средств измерений под № 15 935−97 и допущенным к применению в Российской Федерации (сертификат Госстандарта России № 2620 от 03.03.97) в качестве измерительного средства.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

— результаты исследования процессов формирования методом гидролитической поликонденсации растворов на основе тетраэтоксисилана газочувствительных пленок диоксида кремния, активированных гетерополисоединениями 2:18 ряда;

— результаты исследования процессов формирования методом анодной окислительной электрополимеризации газочувствительных пленок полианилина, модифицированных ГПС 2:18 ряда;

— конструкция и технология изготовления микроэлектронных газовых сенсоров сорбционно-кондуктометрического типа на основе активированных сорбционных пленок диоксида кремния и полианилина;

— результаты исследования метрологических характеристик микроэлектронных сорбционно-кондуктометрических сенсоров на основе активированных гетерополисоединениями 2:18 ряда пленок диоксида кремния, полученных методом гидролитической поликонденсации растворов на основе тетраэтоксисилана;

— результаты исследования метрологических характеристик микроэлектронных сорбционно-кондуктометрических сенсоров на основе модифицированных гетерополисоединениями 2:18 ряда пленок полианилина, полученных методом анодной окислительной электрополимеризации.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Результаты работы докладывались и обсуждались на III научно-техническом семинаре по электронным датчикам «Сенсор-89» (1989, Ужгород) — Всесоюзной конференции «Химические сенсоры-89» (1989, Ленинград) — Всесоюзном семинаре «Химия, строение и применение изои гетерополисоединений» (1990, Днепропетровск) — Всесоюзной конференции «Современные методы анализа металлов, сплавов, объектов окружающей среды» — «Анализ-90» (1990, Ижевск) — Всесоюзной конференции «Современное состояние аналитического приборостроения в области анализа газовых сред и радиоспектроскопии «(1991, Смоленск) — IV Всесоюзной научно-технической конференции по электронным датчикам «Сенсор-91» (1991, Ленинград) — Международной конференции «Eurosensors-V» (1991, Рим, Италия) — научной-технической конференции «Автоматизация измерений и контроля в электронной промышленности» — «Автометрия-91» (1991, Ленинград) — научно-технической конференции «Приборы для экологи и-92» (1992, Ужгород) — IV научно-технической конференции Содружества Независимых Государств и зарубежных стран «Достижения и перспективы технологической экологии микроэлектроники в чистых производственных помещениях» (1992, Москва) — Международной конференции «Eurosensors-VI» (1992, Сан-Себастьян, Испания) — Международных научно-технических конференциях «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» — «Датчик-93» (1993, Гурзуф), «Датчик-94» (1994, Гурзуф), «Датчик-95» (1995, Гурзуф) — Всероссийской конференции «Химические сенсоры-93» (1993, Санкт-Петербург) — Международной конференции «Eurosensors-VII» (1993, Будапешт, Венгрия) — Международной конференции «Gas sensors-93» (1993, Вильнюс, Литва) — Международной конференции «Chemical sensors» (1994,.

Рим, Италия) — III Международном конгрессе «NEXUSPAN Workshop on Microsystems in Environmental Monitoring» (1996, Москва) — V Международной конференции «Термодинамика и материаловедение полупроводников» (1997, Москва) — Международном конгрессе по аналитической химии (1997, Москва) — Межународном конгрессе CIMTEC-98 (1998, Флоренция, Италия) — XVI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, посвященном 250-летию отечественной химической науки (1998, Санкт-Петербург).

Результаты работы опубликованы в 12 статьях, 27 тезисах докладов, 1 научно-техническом отчете. Результаты, полученные в ходе выполнения данной работы, защищены пятью патентами Российской Федерации.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. Проведен анализ методов измерения содержания различных вредных, взрывоопасных и токсичных газов в атмосфере. Показано, что наиболее перспективными являются методы, основанные на использовании микроэлектронных сенсоров состава газов, причем к наиболее перспективным типам таких сенсоров относятся сорбционно-импедансные сенсоры на основе сорбентов сложного состава, представляющих собой матрицу основного сорбента, активированного различными добавками. Показана перспективность использования тонких пленок диоксида кремния и полианилина в качестве материала газочувствительного слоя. Продемонстрирована перспективность применения каталитически активных ГПС различных типов в качестве материала активирующей добавки в сенсорах состава газов.

2. Рассмотрены основные закономерности формирования активированных ГПС 2:18 ряда пленок SiU2 методом гидролитической поликонденсации растворов на основе тетраэтоксислана. Установлено, что данный метод является оптимальным для получения активированных пленок SiC>2, так как позволяет обеспечить воспроизводимое формирование на поверхности исходной подложки при минимально возможной температуре тонких, пористых пленок сложного состава с высокоразвитой удельной поверхностью. Данный метод прост, экономичен и совместим с технологическим циклом изготовления ИС. Определен оптимальный состав исходного раствора, который должен содержать 0,7 моль/л ТЭОС, 3 моль/л Н2О (содержание воды и HCl составляет 3−4,5 и 0,1−0,4 моль на моль ТЭОС, соответственно). В качестве растворителя должен быть использован этиловый спирт, а количество ГПС вводимого в исходный раствор должно соответствовать его требуемой весовой концентрации в образующейся пленке. Показано, что увеличение концентрации ГПС частично способствует активации процессов, происходящих в пленкообразующих растворах. Характер процессов, происходящих при нанесении на подложку пленок S1O2, активированных ГПС 2:18 ряда, аналогичен случаю чистой Si02 пленки.

3. Методом ИК-спектроскопии исследован химический состав пленок Si02, активированных ГПС 2:18 ряда. Показано, что при использованных в работе технологических режимах, наблюдается сохранение общей структуры молекулы ГПС 2:18 ряда типа Доусона в исходной матрице Si02-Методами ДТА, DTG и ВИМС исследованы вопросы термической стабильности пленок БЮг, активированных ГПС 2:18 ряда. Установлено, что при повышенных температурах происходит разрушение структуры молекулы ГПС 2:18 ряда типа Доусона. Кроме того, наблюдается сдвиг тепловых эффектов и эффектов изменения массы в более низкотемпературную, по сравнению с чистыми ГПС, область, что свидетельствует о частичной дестабилизации молекулы ГПС в матрице 8Ю2- Исходя из данных ДТА, ЭТО и ВИМС выбран оптимальный ступенчатый режим термообработки сорбционной пленки 8Ю2, активированной ГПС 2:18 ряда, после ее нанесения: выдержка на воздухе при комнатной температуре — 30 минплавный подъем температуры до 70−80°С со скоростью 0,5−1,0°С/минтермообработка при 70−80°С — 30 минплавный подъем температуры до 110−120°С со скоростью 0,5−1,0°С/минтермообработка при 110−120°С — 30 минмедленное понижение температуры до комнатной.

4. Методом ПКМВ исследованы изотермы адсорбции различных газов на пленках ЭЮ2, активированных ГПС 2:18 ряда. Показано, что изотермы адсорбции паров воды и аммиака на пленках 8Ю2, содержащих в качестве активирующей добавки ГПС 2:18 ряда относятся к IV типу по классификации БДДТ. Наличие на изотерме адсорбции области гистерезиса свидетельствует о неоднородной пористости сорбента и отсутствии пор преимущественного размера. Величина удельной поверхности сорбента, рассчитанная по двум точкам, лежащим на линейном участке изотермы адсорбции построенной в БЭТ координатах, составляет 250−350 м2/г. Показана более высокая адсорбционная способность пленок 8Ю2, активированных ГПС типа Доусона, по отношению к аммиаку по сравнению с парами воды. Установлена более высокая адсорбционная способность чувствительных слоев, содержащих в своем составе ГПС, по отношению к аммиаку, по сравнению с неактивированными 8102 пленками.

5. Рассмотрены основные закономерности и подобраны оптимальные технологические режимы формирования модифицированных ГПС 2:18 ряда пленок ПАН методом анодной окислительной электрополимериза-ции. Установлено, что для формирования модифицированных ПАН пленок целесообразным является проведение процесса электрохимического синтеза в режиме циклирования потенциала в солянокислом (0,8−1,0 М) исходном растворе 0,1 М анилина.

6. Методами ИКи электронной спектроскопии исследован химический состав пленок ПАН, модифицированных ГПС 2:18 ряда. Показано, что формирующийся при использованных в работе технологических режимах полимер имеет структуру, соответствующую структуре ПАН, а ГПС входит в молекулу ПАН с сохранением структуры типа Доусона. Методом электронной спектроскопии показана возможность получения различных окислительно-восстановительных форм ПАН при соответствующем изменении технологических режимов формирования полимерной пленки. Методом электронной спектроскопии показано также, что при последовательном воздействии на модифицированную ГПС 2:18 ряда матрицу ПАН различных активных сред наблюдаются изменения ее электронного спектра, соответствующие описанным в литературе, что подтверждает сохранение структуры ПАН в процессе электрохимического синтеза при использованных технологических режимах.

7. Исследовано влияние различных технологических факторов (кислотность исходного раствора, число циклов процесса анодной окислительной электрополимеризации, концентрация ГПС, конечный анодный потенциал цикла, вид используемой кислоты, тип мономера, влажность атмосферы, температура, процессов протонирования) на свойства модифицированных ГПС 2:18 ряда ПАН пленок. Исследованы вопросы временной стабильности и различных способов стабилизации модифицированных ГПС 2:18 ряда ПАН пленок. Установлено, что сопротивление модифицированной пленки ПАН после ее формирования имеет тенденцию к увеличению с течением времени. Показано, что воздействие малых (<0,05 В) напряжений на сформированную ПАН пленку позволяет стабилизировать ее электрофизические характеристики путем фиксирования определенного окислительно-восстановительного состояния полимера. Исследованы вольт-амперные характеристики модифицированных ГПС 2:18 ряда пленок ПАН. Установлено, что в диапазоне напряжений 0,1−1,0 В наблюдается монотонное увеличение протекающего через пленку ПАН тока по мере роста подаваемого на нее напряжения. При более высоких напряжениях, превышающих 10,0−11,0 В, происходит постепенное уменьшение протекающего через полимер тока, что объясняется процессами дестабилизации модифицированной матрицы ПАН.

8. Методом ПКМВ исследованы изотермы адсорбции различных газов на пленках ПАН, модифицированных ГПС 2:18 ряда. Показано, что изотермы адсорбции паров воды и аммиака на пленках ПАН, содержащих в качестве модифицирующей добавки ГПС 2:18 ряда относятся к IV типу по классификации БДДТ характерному для материалов, в которых имеются переходные поры. Наличие на изотерме адсорбции области гистерезиса свидетельствует о неоднородной пористости сорбента и отсутствии пор преимущественного размера. Величина удельной поверхности сорбента, рассчитанная при помощи уравнения БЭТ, составляет 300−400 м2/г. Показана более высокая адсорбционная способность пленок ПАН, модифицированных ГПС типа Доусона, по отношению к аммиаку, по сравнению с немодифицированными ПАН пленками.

9. Исследован характер проводимости активированных ГПС 2:18 ряда пленок БЮ2 и ПАН. Показан активный характер проводимости данных сорбентов, что позволяет рассматривать газовые сенсоры на основе таких сорбентов как сорбционно-кондуктометрические.

10. Разработана топология и конструкция сорбционно-кондуктометричес-ких сенсоров на основе активированных ГПС 2:18 ряда пленок 8Ю2 и ПАН.

И. Разработан технологический маршрут изготовления сорбционно-кондук-тометрических сенсоров на основе активированных ГПС 2:18 ряда пленок 5Ю2 и ПАН.

12. Разработана методика исследования метрологических характеристик микроэлектронных химических сенсоров состава газов.

13. Разработаны и изготовлены специальные экспериментальные стенды, реализованные по схеме динамического смесителя, для исследования метрологических характеристик микроэлектронных химических сенсоров состава газов.

14. Исследованы основные метрологические характерстики химических газовых сенсоров на основе пленок ЗЮ2, активированных ГПС 2:18 ряда типа Доусона.

15. Определены основные факторы, влияющие на газочувствительные свойства сенсоров на основе пленок ЗЮ2, актвированных ГПС 2:18 ряда типа Доусона. Показано, что газочувствительность сенсоров повышается при увеличении содержания молибдена в молекуле ГПС, что объясняется более высокой реакционной способностью молибдена. Установлено, что наибольшая газочувствительность сенсоров на основе активированных ГПС сорбционных пленок наблюдается в случае если содержание ГПС находится в диапазоне 30−50% вес. Газочувствительность и селективность сенсоров по отношению к тому или иному активному газу зависит также от типа катиона молекулы ГПС.

16. Разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации аммиака на основе пленок 8Ю2, активированных ГПС 2:18 ряда состава Се2Р2М018Об2, защищенные Патентом Российской Федерации № 2 029 292 с приоритетом от 07.08.92. Порог чувствительности таких сенсоров составляет 0,1−0,5 рртдиапазон измерений — 0,1−100,0 рртбыстродействие — 15−30 с.

17. Разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации паров алифатических аминов на основе пленок 8Ю2, активированных ГПС 2:18 ряда состава С03Р2М018О62, защищенные Патентом Российской Федерации № 2 029 293 с приоритетом от 07.08.92. Порог чувствительности таких сенсоров составляет 0,1−0,5 рртдиапазон измерений — 0,1−100,0 рртбыстродействие — 15−30 с.

18. Разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации паров моноэта-ноламина на основе пленок 8Ю2, активированных ГПС 2:18 ряда состава МП3Р2М018О62, защищенные Патентом Российской Федерации № 2 034 285 с приоритетом от 07.08.92. Порог чувствительности таких сенсоров составляет 0,1−0,5 рртдиапазон измерений — 0,1−100,0 рртбыстродействие — 20−35 с.

19. Разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации паров гидразина на основе пленок диоксида кремния, активированных различными ГПС состава Со3Р2УбМо12 062, Мп3Р2УбМ012Об2, СозСНзРХУдУзО^Ъ, Мпз (НзРУ9Уз04о)2, защищенные Патентом Российской Федерации № 2 034 284 с приоритетом от 07.08.92. Порог чувствительности таких сенсоров составляет 0,5−1,0 рртдиапазон измерений — 0,5−100,0 рртбыстродействие — 15−30 с.

20. Исследованы основные метрологические характерстики газовых сенсоров на основе пленок ПАН, модифицированных ГПС 2:18 ряда типа Доусона.

21. Разработаны микроэлектронные сенсоры концентрации аммиака на основе модифицированных пленок ПАН, защищенные Патентом Российской Федерации № 2 038 590 с приоритетом от 24.09.92. Порог чувствительности таких сенсоров составляет 0,01−0,05 рртдиапазон измерений — 0,01−100,0 рртбыстродействие — 10−30 с.

22. Показана возможность использования разработанных микроэлектронных сенсоров на основе активированных ГПС 2:18 ряда сорбционных пленок в трехкомпонентном газосигнализаторе типа ТГС-3, зарегистрированном в Государственном реестре средств измерений под № 15 935−97 и допущенным к применению в Российской Федерации (сертификат Госстандарта России № 2620 от 03.03.97) в качестве измерительного средства.