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| 024 | 7 | _ | |2 datacite_doi |a 10.18154/RWTH-2022-09563 |
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| 100 | 1 | _ | |0 P:(DE-588)1277765464 |a Beale, Christopher Dyer |b 0 |u rwth |
| 245 | _ | _ | |a Sol-Gel-Synthese, Tintenstrahldruck und Blitzlampentemperung von Tantaloxid-Dünnschichten zur pH-Messung |c Christopher Dyer Beale |h online, print |
| 260 | _ | _ | |a Jülich |b Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralbibliothek, Verlag |c 2022 |
| 300 | _ | _ | |a 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme |
| 336 | 7 | _ | |0 2 |2 EndNote |a Thesis |
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| 490 | 0 | _ | |a Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Information/ Information |v 87 |
| 500 | _ | _ | |a Druckausgabe: 2022. - Onlineausgabe: 2022. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University |
| 502 | _ | _ | |a Dissertation, RWTH Aachen University, 2022 |b Dissertation |c RWTH Aachen University |d 2022 |g Fak01 |o 2022-03-03 |
| 520 | 3 | _ | |a Die Messung des pH-Wertes und der Temperatur spielt in vielen Anwendungen eine wichtige Rolle. Dazu gehören z.B. die Lebensmittelanalyse, Umweltüberwachung, chemische Herstellungsverfahren und die Medizin. Die Integration von pH- und Temperatursensoren in Verpackungen und elektronischen Bauelementen wird weiter an Bedeutung gewinnen, weil sich die Welt in Richtung Industrie 4.0 und Internet der Dinge bewegt und immer mehr Branchen datenbasiert sein werden. Die Herstellung von Sensoren auf flexiblen Substraten kann neue Anwendungen ermöglichen. Darüber kann die Herstellung und Betrieb eines pH-Sensors ohne Referenzelektrode viele Vorteile bieten, wie z.B. der einfachere Frabrikationsprozess und die Langzeitstabilität des Sensors. Um diesem Ziel einen Schritt näher zu kommen, wurde in dieser Arbeit die additive Herstellung von Tantaloxidschichten für die pH-Messung untersucht. Insbesondere wurden das Sol-Gel-Verfahren und die Blitzlampentemperung verwendet, um diese Schichten auf Gold-metallisierten Polyethylenterephthalat-Folien (PET-Folien) abzuscheiden. Nach der Abscheidung der Sensorschichten auf die Folie wurden sowohl ein Feldeffekttransistor mit erweitertem Gate (eng: extended-gate field-effect transistor – EGFET), als auch eine impedimetrische Konfiguration verwendet, um die Tantaloxidschichten auf pH-Sensitivität zu testen. Zusätzlich wurde ein negativer Temperaturkoeffizient (eng: negative temperature coefficient – NTC) in Sol-Gel abgeleiteten Rutheniumoxid-Tantaloxid-Schichten zur Verwendung als Temperatursensor untersucht. Diese Rutheniumoxid-Tantaloxid-Schichten wurden ohne Photohärtung auf einem Borosilikatwafer thermisch getempert. Bei der Herstellung der Tantal-Sol-Gel-Lösung für eine eventuelle Schichtabscheidung durch Photohärtung wurde ein optimiertes Syntheseverfahren für die β-Diketonat- und β-Ketoester-Komplexbildung mit Tantal in 1,3-Propandiol durchgeführt und für die Photosensitivität im Nah-UV-Bereich charakterisiert. Suboptimale Syntheseverfahren funktionieren (immer) noch für die elektrische Bauelementenherstellung und wurden bei der Herstellung der pH-Sensoren verwendet. Diese Lösungen sind in der Atmosphäre stabil, was für den Tintenstrahldruck der Lösungen sowohl in einem Labor als auch in einer industriellen Umgebung wichtig ist. Anschließend wurden die Lösungen im Tintenstrahldruckverfahren in Schichten aufgetragen, gefolgt von einer Kombination aus einem thermischen und einem Blitzlicht Tempern der Schichten. Die aus diesen Lösungen hergestellte Tantaloxidschichten wurden mit Hilfe verschiedene Materialcharakterisierungstechniken untersucht. Das Material wurde in einer EGFET-Konfiguration sauren und basischen Lösungen ausgesetzt und dabei wurde gezeigt, dass die Schicht Lösungen im Bereich zwischen pH 2 und pH 12 standhält. Diese photogehärteten Tantaloxidschichten wurden anschließend in einer impedimetrischen Konfiguration mit interdigitierenden Elektroden (oder Interdigitalstruktur) (eng: interdigitated electrodes – IDEs), ohne Referenzelektrode, auf pH-Sensitivität getestet. In Lösungen mit hoher Ionenstärke wurde eine pH-abhängige Doppelschichtkapazität gemessen. Die Daten wurden mit einem Ersatzschaltbild modelliert, das aus einer Doppelschichtkapazität parallel zu einer interferierenden spezifischen Ionenadsorptionskapazität bestand. Schließlich wurde der negative Temperaturkoeffizient von Sol-Gel abgeleiteten Rutheniumoxid-Tantaloxid-Schichten charakterisiert. Eine erste Probe wurde von 20°C bis 100°C und dann bis zu kryogenen Temperaturen getestet. Anschließend wurde eine zweite Probe mit einem verbesserten Herstellungsverfahren untersucht und von -20°C bis 60°C getestet. In beiden Fällen wurde ein reproduzierbarer NTC beobachtet. Basierend auf den vielversprechenden Ergebnissen, könnte das Rutheniumoxid-Tantaloxid-Material die Möglichkeit bieten, in einem einzigen Bauelement einen Temperatursensor sowie einen pH-Sensor zu kombinieren. |l ger |
| 520 | _ | _ | |a The measurement of pH and temperature plays an important role in many applications, including food analysis, environmental monitoring, chemical manufacturing, and medicine. Integration of pH and temperature sensors into packaging and electronic devices will continue to grow in importance as the world moves further towards Industry 4.0 and the Internet of Things, particularly as more industries become data-driven. New applications would also become possible by fabricating sensors on flexible substrates. Furthermore, building and operating a pH sensor without a reference electrode would provide many advantages, such as simpler manufacturing processes and long-term stability of the sensor. In a step towards achieving this goal, additive manufacturing of tantalum oxide films for pH sensing was explored in this work. Specifically, the sol-gel process and flash lamp annealing were used to deposit these films on gold metallized polyethylene terephthalate (PET) foils. After deposition of the sensing layers on the foil, both an extended-gate field-effect transistor (EGFET) and an impedimetric configuration were used to test the tantalum oxide layers for pH sensing. Additionally, a discovered negative temperature coefficient (NTC) in sol-gel derived ruthenium-tantalum oxide layers was examined for use as a temperature sensor, where the layers were thermally annealed with no photocuring on borosilicate wafer. In preparing the tantalum sol-gel solution for eventual layer deposition via photocuring, an optimized synthesis procedure for β-diketonate and β-ketoester complex formation with tantalum in 1,3-propanediol was conducted and the thin films characterized for photosensitivity in the near-UV range. Suboptimal synthesis procedures still work for device fabrication and were used in the production of the pH sensors. These solutions are stable in atmosphere, which is important for inkjet printing the solutions both in a laboratory and in an industrial environment. Inkjet printing of the solutions to form layers was then performed, followed by thermal annealing and flash lamp treatment of the layers. Photocured tantalum oxide layers derived from these solutions were characterized via various material characterization techniques. Exposure of the material to acidic and basic solutions in an EGFET configuration for pH sensing was also performed, and the layer was shown to withstand solutions in the range between pH 2 and pH 12.A photocured tantalum oxide layer was then tested for pH sensing in an impedimetric configuration on interdigitated electrodes (IDEs) without a reference electrode. A pH dependent double layer capacitance was found in solutions of high ionic strength. The data was fitted with an equivalent circuit consisting of a double layer capacitance in parallel with an interfering ion specific adsorption capacitance. Finally, the NTC of sol-gel derived ruthenium-tantalum oxide layers was characterized. A first material was tested from 20°C to 100°C, and then down to cryogenic temperatures. This was followed by investigating a second material, with an improved preparation procedure from the first material, and tested from -20°C to 60°C. In both cases, a reproducible NTC was observed which could potentially be combined as a temperature sensor with the fabricated pH sensor in a single device. |l eng |
| 536 | _ | _ | |0 G:(DE-82)EFRE-0800361 |a Packsense - Funktionaler RFID-Sensortag zur Bestimmung wichtiger Frischeparameter von aseptisch abgefüllten Lebensmitteln in Kartonverband-Packstoffen (EFRE-0800361) |c EFRE-0800361 |x 0 |
| 588 | _ | _ | |a Dataset connected to Lobid/HBZ |
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