Abstract
Ion sensitive field effect transistors (ISFETs) play an important role as sensors in analytical microsystems. A desirable aim is the development of ion sensitive membranes suitable for integration on silicon chip devices. The purpose of this work was to produce new solid state membranes sensitive to iodide ions which are compatible with current techniques for microelectronic component production. Silver iodide (AgI), as iodide sensitive material known also from conventional macro electrodes, was vacuum evaporated onto p-Si/SiO{sub 2}/Si{sub 3}N{sub 4} substrates. The sensitive AgI layers were stable fixed by a sputtered chromium interlayer on top of the substrates. Various preconditioning, vacuum evaporation parameters and post treatment conditions were tested. For studying the sensor properties of these ESMIS- (electrolyte-sensitive membrane-insulator-semiconductor) structures capacity-voltage and impedance measurements were carried out. Furthermore, scanning electron microscopic, Rutherford-backscattering spectroscopic and X-ray diffraction investigations were performed in order to characterize the structure and the composition of the deposited membranes. After optimization of the preparation conditions a near Nernstian behaviour, good selectivity and a high lifetime comparable with that of the ion selective electrode (ISE) could be obtained. The sensor membranes developed were transfered directly on a single chip for e.g. simultaneous detection for iodide and hydrogen ions. With
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Schoening, M J.
Field effect structures with evaporated AgI-membranes as chemical sensors; Feldeffektstrukturen mit AgI-Aufdampfschichten als chemische Sensoren.
Germany: N. p.,
1993.
Web.
Schoening, M J.
Field effect structures with evaporated AgI-membranes as chemical sensors; Feldeffektstrukturen mit AgI-Aufdampfschichten als chemische Sensoren.
Germany.
Schoening, M J.
1993.
"Field effect structures with evaporated AgI-membranes as chemical sensors; Feldeffektstrukturen mit AgI-Aufdampfschichten als chemische Sensoren."
Germany.
@misc{etde_10122289,
title = {Field effect structures with evaporated AgI-membranes as chemical sensors; Feldeffektstrukturen mit AgI-Aufdampfschichten als chemische Sensoren}
author = {Schoening, M J}
abstractNote = {Ion sensitive field effect transistors (ISFETs) play an important role as sensors in analytical microsystems. A desirable aim is the development of ion sensitive membranes suitable for integration on silicon chip devices. The purpose of this work was to produce new solid state membranes sensitive to iodide ions which are compatible with current techniques for microelectronic component production. Silver iodide (AgI), as iodide sensitive material known also from conventional macro electrodes, was vacuum evaporated onto p-Si/SiO{sub 2}/Si{sub 3}N{sub 4} substrates. The sensitive AgI layers were stable fixed by a sputtered chromium interlayer on top of the substrates. Various preconditioning, vacuum evaporation parameters and post treatment conditions were tested. For studying the sensor properties of these ESMIS- (electrolyte-sensitive membrane-insulator-semiconductor) structures capacity-voltage and impedance measurements were carried out. Furthermore, scanning electron microscopic, Rutherford-backscattering spectroscopic and X-ray diffraction investigations were performed in order to characterize the structure and the composition of the deposited membranes. After optimization of the preparation conditions a near Nernstian behaviour, good selectivity and a high lifetime comparable with that of the ion selective electrode (ISE) could be obtained. The sensor membranes developed were transfered directly on a single chip for e.g. simultaneous detection for iodide and hydrogen ions. With this compact miniaturized device in-line measurements in microsamples for biomedical applications are possible. (orig.) [Deutsch] Ionensensitive Feld-Effekt-Transistoren (ISFETs) leisten einen entscheidenden Beitrag als Sensoren in analytischen Mikrosystemen. Angestrebt wird dabei die Entwicklung ionensensitiver Membranen, die fuer die Integration auf Silizium-Bauelementen einsetzbar sind. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Realisierung neuartiger, iodidionen-empfindlicher Festkoerpermembranen, welche kompatibel zu herkoemmlichen Techniken der Mikroelektronikfertigung sind. In Anlehnung an die konventionell eingesetzte Makroelektrode wurde Silberiodid (AgI) als iodidsensitives Material auf p-Si/SiO{sub 2}/Si{sub 3}N{sub 4}-Substrate thermisch aufgedampft. Dabei wurden die AgI-Aufdampfschichten durch eine aufgestaeubte Chrom-Haftschicht auf der Substratoberflaeche stabil fixiert. Verschiedene Vorbehandlungsschritte, Abscheideparameter sowie Nachbehandlungsschritte wurden ueberprueft. Die Sensoreigenschaften dieser ESMIS-(Elektrolyt-sensitive Membran-Isolator-Silizium) Strukturen wurden anhand von Kapazitaets-Spannungs-Messungen und mittels Impedanzspektroskopie untersucht. Die Charakterisierung der Kristallstruktur und Stoechiometrie der aufgedampften Membranen konnte mit Hilfe von Raster-Elektronen-Mikroskopie, Rutherford-Backscattering-Spektroskopie und Roentgen-Diffraktometrie erfolgen. Durch Optimierung der Praeparationsbedingungen gelang es, vergleichbar mit der ionenselektiven Elektrode (ISE), nahezu Nernst`sches Verhalten, grosse Selektivitaet und eine hohe Langzeit-Stabilitaet zu erreichen. Die entwickelten Sensormembranen wurden direkt auf einem Sensorchip, in Form eines Musterbauelementes, zur simultanen Iodid- und pH-Bestimmung eingesetzt. Aufgrund des miniaturisierten kompakten Aufbaus ist somit eine Direktbestimmung (In-line) in geringen Probevolumina, beispielsweise fuer biomedizinische Anwendungen moeglich . (orig.)}
place = {Germany}
year = {1993}
month = {May}
}
title = {Field effect structures with evaporated AgI-membranes as chemical sensors; Feldeffektstrukturen mit AgI-Aufdampfschichten als chemische Sensoren}
author = {Schoening, M J}
abstractNote = {Ion sensitive field effect transistors (ISFETs) play an important role as sensors in analytical microsystems. A desirable aim is the development of ion sensitive membranes suitable for integration on silicon chip devices. The purpose of this work was to produce new solid state membranes sensitive to iodide ions which are compatible with current techniques for microelectronic component production. Silver iodide (AgI), as iodide sensitive material known also from conventional macro electrodes, was vacuum evaporated onto p-Si/SiO{sub 2}/Si{sub 3}N{sub 4} substrates. The sensitive AgI layers were stable fixed by a sputtered chromium interlayer on top of the substrates. Various preconditioning, vacuum evaporation parameters and post treatment conditions were tested. For studying the sensor properties of these ESMIS- (electrolyte-sensitive membrane-insulator-semiconductor) structures capacity-voltage and impedance measurements were carried out. Furthermore, scanning electron microscopic, Rutherford-backscattering spectroscopic and X-ray diffraction investigations were performed in order to characterize the structure and the composition of the deposited membranes. After optimization of the preparation conditions a near Nernstian behaviour, good selectivity and a high lifetime comparable with that of the ion selective electrode (ISE) could be obtained. The sensor membranes developed were transfered directly on a single chip for e.g. simultaneous detection for iodide and hydrogen ions. With this compact miniaturized device in-line measurements in microsamples for biomedical applications are possible. (orig.) [Deutsch] Ionensensitive Feld-Effekt-Transistoren (ISFETs) leisten einen entscheidenden Beitrag als Sensoren in analytischen Mikrosystemen. Angestrebt wird dabei die Entwicklung ionensensitiver Membranen, die fuer die Integration auf Silizium-Bauelementen einsetzbar sind. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Realisierung neuartiger, iodidionen-empfindlicher Festkoerpermembranen, welche kompatibel zu herkoemmlichen Techniken der Mikroelektronikfertigung sind. In Anlehnung an die konventionell eingesetzte Makroelektrode wurde Silberiodid (AgI) als iodidsensitives Material auf p-Si/SiO{sub 2}/Si{sub 3}N{sub 4}-Substrate thermisch aufgedampft. Dabei wurden die AgI-Aufdampfschichten durch eine aufgestaeubte Chrom-Haftschicht auf der Substratoberflaeche stabil fixiert. Verschiedene Vorbehandlungsschritte, Abscheideparameter sowie Nachbehandlungsschritte wurden ueberprueft. Die Sensoreigenschaften dieser ESMIS-(Elektrolyt-sensitive Membran-Isolator-Silizium) Strukturen wurden anhand von Kapazitaets-Spannungs-Messungen und mittels Impedanzspektroskopie untersucht. Die Charakterisierung der Kristallstruktur und Stoechiometrie der aufgedampften Membranen konnte mit Hilfe von Raster-Elektronen-Mikroskopie, Rutherford-Backscattering-Spektroskopie und Roentgen-Diffraktometrie erfolgen. Durch Optimierung der Praeparationsbedingungen gelang es, vergleichbar mit der ionenselektiven Elektrode (ISE), nahezu Nernst`sches Verhalten, grosse Selektivitaet und eine hohe Langzeit-Stabilitaet zu erreichen. Die entwickelten Sensormembranen wurden direkt auf einem Sensorchip, in Form eines Musterbauelementes, zur simultanen Iodid- und pH-Bestimmung eingesetzt. Aufgrund des miniaturisierten kompakten Aufbaus ist somit eine Direktbestimmung (In-line) in geringen Probevolumina, beispielsweise fuer biomedizinische Anwendungen moeglich . (orig.)}
place = {Germany}
year = {1993}
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