In Zeiten des steigenden Klimabewusstseins aufgrund von Luftverschmutzung sind Gassensoren aus der Überwachung der Luftzusammensetzung nicht mehr wegzudenken. Gleichzeitig steigt das Interesse an innovativen Sensorsystemen, die stabiler gegen Vergiftung, kleiner und flexibler sind, sowie einen geringen Leistungsverbrauch aufweisen. Das Ziel ist eine einfache portable Anwendung zur Überwachung der Gesundheitsbelastung in Städten. Der nächste Schritt könnte die Integration in intelligente Wohnsysteme oder funktionelle Kleidung sein. 2D-Materialien sind dafür theoretisch geeignet, insbesondere TMDs zeigten bereits vielversprechende Gassensitivität gegenüber verschiedenen Gasen - auch bei niedrigen Temperaturen.
Da das Funktionsprinzip solcher TMD-basierter Gassensoren noch nicht vollständig verstanden ist, werden zwei theoretische Modelle basierend auf den Adsorptionsmechanismen Physisorption und Chemisorption gegenübergestellt. Mit dem Funktionsprinzip können Abschätzungen bezüglich optimaler Schichtdicken und deren Performanz getroffen werden. Die theoretischen Ergebnisse werden in die Herstellung von Bauelementen mit einer gassensitiven Schicht aus MoS₂ einbezogen. Dafür ist es notwendig, CMOS-kompatible Prozessschritte im 200 mm-Maßstab zu entwickeln. Unter Verwendung eines ALD-Prozesses ist eine industrielle Herstellung der Sensorelemente leicht zu realisieren. Die Gassensoren werden elektrisch charakterisiert und auf ihre Sensitivität gegenüber NH₃ und NO₂ untersucht.
Auch wenn prinzipiell beide Ansätze möglich sind, liegen für die in dieser Arbeit verwendeten Parameter, die theoretisch berechneten Werte der Sensorantwort für das Modell auf Basis von Physisorption deutlich näher an den praktisch gemessenen Werten. Neben dem Ergebnis für eine Technologie für MoS₂-basierte CMOS-kompatible Bauteile, konnte die Funktionalität der gefertigten Gassensoren gegenüber NH₃ und NO₂ bei Raumtemperatur gezeigt werden.