• شماره ركورد
    33448
  • پديد آورنده

    مبينا بوالحسني

  • عنوان
    ساخت و مشخصه يابي حسگرهاي گازي مبتني بر گرافن براي تشخيص تركيبات آلي فرار
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    فيزيك- فيزيك ماده چگال
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1403/12/21
  • استاد راهنما
    آسيه سادات كاظمي شيخ شباني
  • استاد مشاور
    /
  • دانشكده
    دانشكده فيزيك
  • چكيده
    گرافن، يك ساختار دو بعدي از اتم‌هاي كربن، به دليل ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد مانند نسبت سطح به حجم بالا، رسانايي عالي و سهولت عامل‌دارسازي، در ساخت حسگرهاي تركيبات آلي فرار(VOC) كاربرد گسترده‌اي يافته است. اين حسگرها در پايش كيفيت هوا نقش حياتي دارند و با جذب مولكول‌هاي VOC باعث تغيير در خواص الكتريكي گرافن مي‌شوند. از اين تغييرات به عنوان سيگنالي براي تشخيص و اندازه‌گيري VOCها استفاده مي‌شود. در اين پژوهش، حسگرهايي بر پايه گرافن، به روش فوتوليتوگرافي ساخته و به منظور حسگري اتانول، با پلاسماي گاز SF6 به گرافن فلوئوردار و نيمه‌رسانا تبديل شده‌اند. جهت ارزيابي كيفيت و مشخصه‌يابي، از ميكروسكوپهاي نوري، الكتروني روبشي و نيروي اتمي و جهت بررسي ميزان فلوئوردار شدن از طيف‌سنجي‌هاي رامان، ATR و EDS استفاده شده است. در نهايت، عملكرد حسگري نمونه‌هاي اهمي و غيراهمي از طريق اندازه‌گيري جريان-ولتاژ در معرض گاز اتانول ارزيابي شده است. حضور فلوئور گرافن را نيمه‌رسانا مي‌كند و اتانول، با الكترون دهي، تعداد حامل‌هاي بار در سطح گرافن را افزايش مي‌دهد. مجموعه اين دو عملكرد، منجر به حسگري اتانول مي‌گردد. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه عملكرد و دقت اين حسگرها به شدت وابسته به پارامترهاي كليدي شامل شرايط فلوئوراسيون (زمان، توان و فشار)، مساحت مؤثرگرافن فلوئوردار و اتصال اهمي/غير اهمي با زيرلايه و اعمال ولتاژ گيت است. مساحت مؤثر بيشتر، تعامل با آناليت را افزايش داده و اتصال غير اهمي، خواص الكترونيكي و پايداري گرافن فلوئوردار را تعيين مي‌كند و كمترين‌هاي غلظت‌هاي اتانول را هم تشخيص مي‌دهد. اين نتايج در تطابق با رفتارهاي حسگري در منابع علمي است و نشان مي‌دهد كه حسگرهاي غيراهمي پتانسيل بالاتري براي تشخيص اتانول و چشم‌انداز ارزشمندي در كاربردهاي صنعتي و پژوهشي دارند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/03/17
  • عنوان به انگليسي
    Fabrication and characterization of graphene-based gas sensors for detection of volatile organic compounds(vocs)
  • تاريخ بهره برداري
    3/11/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    مبينا بوالحسني

  • چكيده به لاتين
    Graphene, a two-dimensional structure of carbon atoms, has been widely used in the fabrication of volatile organic compounds (VOC) sensors due to its unique properties such as high surface-to-volume ratio, excellent conductivity, and ease of functionalization. These sensors play a vital role in air quality monitoring by absorbing VOC molecules and cause changes in the electrical properties of graphene. These changes are used as a signal to detect and measure VOCs. In this research, graphene-based sensors were made by photolithography, fluorinated with SF6 plasma and became semiconducting to detect ethanol gas. Optical scanning electron and atomic force microscopes were used to eva‎luate the quality and characterize fluorinated graphene while the degree of fluorination of was investigated by Raman spectroscopy, ATR and EDS. Finally, the sensing performance of ohmic and non ohmic samples was eva‎luated through current-voltage measurements while graphene was exposed to ethanol gas. The presence of fluorine makes graphene semiconducting while ethanol increase the number of charge carriers on graphene surface. These two approaches result in the sensing of ethanol. The results of this research demonstrate that the performance and accuracy of these sensors are highly dependent on key parameters including fluorination conditions (time, power and pressure), the effective area of fluorinated graphene, ohmic or non-ohmic junction with the substrate and applying gate voltage. Higher effective area increases the interaction with the analyte and ohmic or non-ohmic junction determines the electronic properties and stability of fluorinated graphene while sensing lowest concentrations of ethanol. These results are in agreement with sensing behaviuor in the literature and demonstrate non-ohmic potential in sensing ethanol with valueable perspective in research and industrial applications.
  • كليدواژه هاي فارسي
    گرافن , گرافن فلوئوردار , حسگرهاي گازي مبتني بر گرافن , تركيبات آلي فرار , اتانول
  • كليدواژه هاي لاتين
    Graphene , fluorinated graphene , graphene-based gas sensors , volatile organic compounds , ethanol
  • Author
    Bolhasani
  • SuperVisor
    Dr. Kazemi