• Kapalı karbon monoksit karbondioksit metan klor ve diğer çok parametreli gaz dedektörü alarm cihazı

Kapalı karbon monoksit karbondioksit metan klor ve diğer çok parametreli gaz dedektörü alarm cihazı

Yüksek performanslı, taşınabilir ve minyatür gaz sensörlerinin geliştirilmesi, çevresel izleme, güvenlik, tıbbi teşhis ve tarım alanlarında giderek artan bir ilgi görmektedir.Çeşitli algılama araçları arasında metal oksit yarı iletken (MOS) kimyasal dirençli gaz sensörleri, yüksek kararlılıkları, düşük maliyetleri ve yüksek hassasiyetleri nedeniyle ticari uygulamalar için en popüler seçimdir.Sensörün performansını daha da iyileştirmeye yönelik en önemli yaklaşımlardan biri, MOS nanomalzemelerinden nano boyutlu MOS tabanlı heteroeklemlerin (hetero-nano yapılı MOS) oluşturulmasıdır.Bununla birlikte, heteronano yapılı bir MOS sensörünün algılama mekanizması, oldukça karmaşık olduğu için tek bir MOS gaz sensörününkinden farklıdır.Sensör performansı, hassas malzemenin fiziksel ve kimyasal özellikleri (tane boyutu, kusur yoğunluğu ve malzeme oksijen boşlukları gibi), çalışma sıcaklığı ve cihaz yapısı dahil olmak üzere çeşitli parametrelerden etkilenir.Bu derleme, heterojen nanoyapılı MOS sensörlerinin algılama mekanizmasını analiz ederek yüksek performanslı gaz sensörleri tasarlamak için çeşitli konseptler sunmaktadır.Ayrıca, hassas malzeme ve çalışma elektrotu arasındaki ilişki ile belirlenen cihazın geometrik yapısının etkisi tartışılmıştır.Sensör davranışını sistematik olarak incelemek için, bu makale, çeşitli heteronano yapılı malzemelere dayalı cihazların üç tipik geometrik yapısının genel algı mekanizmasını tanıtmakta ve tartışmaktadır.Bu genel bakış, gaz sensörlerinin hassas mekanizmalarını inceleyen ve yüksek performanslı gaz sensörleri geliştiren gelecekteki okuyucular için bir rehber olacaktır.
Hava kirliliği giderek daha ciddi bir sorun ve insanların ve canlıların refahını tehdit eden ciddi bir küresel çevre sorunudur.Gaz halindeki kirleticilerin solunması solunum yolu hastalığı, akciğer kanseri, lösemi ve hatta erken ölüm gibi birçok sağlık sorununa neden olabilir1,2,3,4.2012'den 2016'ya kadar milyonlarca insanın hava kirliliğinden öldüğü ve her yıl milyarlarca insanın kötü hava kalitesine maruz kaldığı bildirildi5.Bu nedenle, gerçek zamanlı geri bildirim ve yüksek algılama performansı (örneğin, hassasiyet, seçicilik, kararlılık ve yanıt ve kurtarma süreleri) sağlayabilen taşınabilir ve minyatür gaz sensörleri geliştirmek önemlidir.Gaz sensörleri, çevresel izlemeye ek olarak güvenlik6,7,8, tıbbi teşhis9,10, su ürünleri yetiştiriciliği11 ve diğer alanlarda12 hayati bir rol oynar.
Bugüne kadar, optik13,14,15,16,17,18, elektrokimyasal19,20,21,22 ve kimyasal dirençli sensörler23,24 gibi farklı algılama mekanizmalarına dayalı birkaç portatif gaz sensörü tanıtıldı.Bunlar arasında metal oksit-yarı iletken (MOS) kimyasal dirençli sensörler, yüksek kararlılıkları ve düşük maliyetleri nedeniyle ticari uygulamalarda en popüler olanlarıdır25,26.Kirletici konsantrasyonu, basitçe MOS direncindeki değişikliği tespit ederek belirlenebilir.1960'ların başında, ZnO ince filmlere dayalı ilk kemo-dirençli gaz sensörleri rapor edildi ve gaz algılama alanına büyük ilgi duyuldu27,28.Günümüzde gaza duyarlı malzemeler olarak birçok farklı MOS kullanılmaktadır ve bunlar fiziksel özelliklerine göre iki kategoriye ayrılabilir: çoğunluk yük taşıyıcıları olarak elektronlara sahip n-tipi MOS ve çoğunluk yük taşıyıcıları olarak delikli p-tipi MOS.yük tasıyıcıları.Genel olarak, p-tipi MOS, n-tipi MOS'tan daha az popülerdir çünkü p-tipi MOS'un (Sp) endüktif yanıtı n-tipi MOS'un kareköküyle orantılıdır (\(S_p = \sqrt { S_n}\ ) ) aynı varsayımlarda (örneğin, aynı morfolojik yapı ve havadaki bantların bükülmesindeki aynı değişiklik) 29,30.Bununla birlikte, tek tabanlı MOS sensörleri, pratik uygulamalarda yetersiz algılama sınırı, düşük hassasiyet ve seçicilik gibi sorunlarla karşı karşıya kalmaktadır.Seçicilik sorunları, sensör dizileri ("elektronik burunlar" olarak adlandırılır) oluşturularak ve eğitim vektör niceleme (LVQ), temel bileşen analizi (PCA) ve kısmi en küçük kareler (PLS) analizi gibi hesaplamalı analiz algoritmaları dahil edilerek bir dereceye kadar ele alınabilir31 , 32, 33, 34, 35. Ayrıca düşük boyutlu MOS32,36,37,38,39 (örn. tek boyutlu (1D), 0D ve 2D nanomalzemeler) üretimi ve diğer nanomalzemelerin kullanımı ( örneğin MOS40,41,42, asil metal nanopartiküller (NP'ler))43,44, karbon nanomalzemeler45,46 ve iletken polimerler47,48) nano ölçekli hetero-bağlantılar (yani heteronanoyapılı MOS) oluşturmak için yukarıdaki problemleri çözmek için tercih edilen diğer yaklaşımlardır.Geleneksel kalın MOS filmleri ile karşılaştırıldığında, yüksek spesifik yüzey alanına sahip düşük boyutlu MOS, gaz adsorpsiyonu için daha aktif alanlar sağlayabilir ve gaz difüzyonunu kolaylaştırabilir36,37,49.Ek olarak, MOS tabanlı heteronanoyapıların tasarımı, heteroarayüzde taşıyıcı aktarımını daha da ayarlayabilir, bu da farklı çalışma işlevleri nedeniyle dirençte büyük değişikliklere neden olur50,51,52.Ek olarak, MOS heteronanoyapılarının tasarımında meydana gelen bazı kimyasal etkiler (örneğin, katalitik aktivite ve sinerjik yüzey reaksiyonları) sensör performansını da iyileştirebilir.50,53,54 MOS heteronanoyapılarının tasarlanması ve üretilmesi, iyileştirme için umut verici bir yaklaşım olsa da sensör performansı, modern kimyasal dirençli sensörler tipik olarak zaman alıcı ve verimsiz olan deneme yanılma yöntemini kullanır.Bu nedenle, yüksek performanslı yönlü sensörlerin tasarımına rehberlik edebileceğinden, MOS tabanlı gaz sensörlerinin algılama mekanizmasını anlamak önemlidir.
Son yıllarda MOS gaz sensörleri hızla gelişti ve MOS nanoyapıları55,56,57, oda sıcaklığı gaz sensörleri58,59, özel MOS sensör malzemeleri60,61,62 ve özel gaz sensörleri63 hakkında bazı raporlar yayınlandı.Diğer İncelemelerdeki bir inceleme makalesi, oksijen boşluklarının rolü 64, heteronanoyapıların rolü 55, 65 ve hetero-arayüzlerdeki yük transferi 66 dahil olmak üzere, MOS'un içsel fiziksel ve kimyasal özelliklerine dayalı olarak gaz sensörlerinin algılama mekanizmasını aydınlatmaya odaklanmaktadır. , heteroyapı, tane boyutu, çalışma sıcaklığı, kusur yoğunluğu, oksijen boşlukları ve hatta hassas malzemenin açık kristal düzlemleri dahil olmak üzere diğer birçok parametre sensör performansını etkiler25,67,68,69,70,71.72, 73. Bununla birlikte, algılama malzemesi ve çalışma elektrotu arasındaki ilişki ile belirlenen cihazın (nadiren bahsedilen) geometrik yapısı da sensörün hassasiyetini önemli ölçüde etkiler74,75,76 (daha fazla ayrıntı için bölüm 3'e bakın) .Örneğin, Kumar ve ark.77, aynı malzemeye dayalı iki gaz sensörünü (örneğin, TiO2@NiO ve NiO@TiO2'ye dayalı iki katmanlı gaz sensörleri) bildirdi ve farklı cihaz geometrileri nedeniyle NH3 gaz direncinde farklı değişiklikler gözlemledi.Bu nedenle, bir gaz algılama mekanizmasını analiz ederken, cihazın yapısını dikkate almak önemlidir.Bu derlemede yazarlar, çeşitli heterojen nanoyapılar ve cihaz yapıları için MOS tabanlı algılama mekanizmalarına odaklanmaktadır.Bu incelemenin, gaz algılama mekanizmalarını anlamak ve analiz etmek isteyen okuyucular için bir rehber olacağına ve gelecekteki yüksek performanslı gaz sensörlerinin geliştirilmesine katkıda bulunabileceğine inanıyoruz.
Şek.1a, tek bir MOS'a dayalı bir gaz algılama mekanizmasının temel modelini göstermektedir.Sıcaklık yükseldikçe, oksijen (O2) moleküllerinin MOS yüzeyinde adsorpsiyonu, MOS'tan elektronları çekecek ve anyonik türler (O2- ve O- gibi) oluşturacaktır.Daha sonra, MOS 15, 23, 78'in yüzeyinde n-tipi MOS için bir elektron tükenme katmanı (EDL) veya bir p-tipi MOS için bir delik biriktirme katmanı (HAL) oluşur. MOS, MOS yüzeyinin iletim bandının yukarı doğru bükülmesine ve potansiyel bir bariyer oluşturmasına neden olur.Daha sonra, sensör hedef gaza maruz kaldığında, MOS yüzeyinde adsorbe edilen gaz, elektronları çeken (oksitleyici gaz) veya elektron bağışlayan (indirgeyici gaz) iyonik oksijen türleri ile reaksiyona girer.Hedef gaz ile MOS arasındaki elektron transferi, EDL veya HAL30,81'in genişliğini ayarlayarak MOS sensörünün genel direncinde bir değişikliğe neden olabilir.Örneğin, indirgeyici bir gaz için, elektronlar indirgeyici gazdan n-tipi bir MOS'a aktarılacaktır, bu da n-tipi sensör davranışı olarak adlandırılan daha düşük bir EDL ve daha düşük direnç ile sonuçlanacaktır.Buna karşılık, bir p-tipi MOS, p-tipi duyarlılık davranışını belirleyen bir indirgeyici gaza maruz kaldığında, HAL küçülür ve elektron bağışı nedeniyle direnç artar.Oksitleyici gazlar için, sensör tepkisi, gazları indirgemenin tersidir.
Gazları indirgemek ve oksitlemek için n-tipi ve p-tipi MOS için temel algılama mekanizmaları b Yarı iletken gaz sensörlerinde yer alan temel faktörler ve fiziko-kimyasal veya malzeme özellikleri 89
Temel algılama mekanizması dışında, pratik gaz sensörlerinde kullanılan gaz algılama mekanizmaları oldukça karmaşıktır.Örneğin, bir gaz sensörünün fiili kullanımı, kullanıcının ihtiyaçlarına bağlı olarak birçok gereksinimi (hassasiyet, seçicilik ve kararlılık gibi) karşılamalıdır.Bu gereksinimler, hassas malzemenin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile yakından ilgilidir.Örneğin, Xu ve ark.71, SnO2 tabanlı sensörlerin, kristal çapı (d), SnO271'in Debye uzunluğunun (λD) iki katına eşit veya daha az olduğunda en yüksek hassasiyeti elde ettiğini göstermiştir.d ≤ 2λD olduğunda, O2 moleküllerinin adsorpsiyonundan sonra SnO2 tamamen tükenir ve sensörün indirgeyici gaza tepkisi maksimumdur.Ek olarak, çalışma sıcaklığı, kristal kusurları ve hatta algılama malzemesinin açıkta kalan kristal düzlemleri dahil olmak üzere çeşitli diğer parametreler sensör performansını etkileyebilir.Özellikle, çalışma sıcaklığının etkisi, hedef gazın adsorpsiyon ve desorpsiyon oranları arasındaki olası rekabetin yanı sıra adsorbe edilmiş gaz molekülleri ve oksijen partikülleri arasındaki yüzey reaktivitesi ile açıklanır4,82.Kristal kusurlarının etkisi, oksijen boşluklarının içeriği ile güçlü bir şekilde ilişkilidir [83, 84].Sensörün çalışması, açık kristal yüzlerin farklı reaktivitesinden de etkilenebilir67,85,86,87.Daha düşük yoğunluğa sahip açık kristal düzlemler, yüzey adsorpsiyonunu ve reaktivitesini destekleyen daha yüksek enerjili daha koordine olmayan metal katyonları ortaya çıkarır88.Tablo 1, birkaç kilit faktörü ve bunlarla ilişkili gelişmiş algısal mekanizmaları listeler.Bu nedenle, bu malzeme parametreleri ayarlanarak algılama performansı geliştirilebilir ve sensör performansını etkileyen temel faktörlerin belirlenmesi kritik öneme sahiptir.
Yamazoe89 ve Shimanoe ve diğerleri.68,71 sensör algısının teorik mekanizması üzerine bir dizi çalışma gerçekleştirdi ve sensör performansını etkileyen üç bağımsız anahtar faktör, özellikle alıcı işlevi, dönüştürücü işlevi ve fayda önerdi (Şekil 1b)..Reseptör işlevi, MOS yüzeyinin gaz molekülleri ile etkileşime girme yeteneğini ifade eder.Bu işlev, MOS'un kimyasal özellikleriyle yakından ilişkilidir ve yabancı alıcılar (örneğin, metal NP'ler ve diğer MOS'lar) dahil edilerek önemli ölçüde geliştirilebilir.Dönüştürücü işlevi, gaz ve MOS yüzeyi arasındaki reaksiyonu, MOS'un tane sınırlarının hakim olduğu bir elektrik sinyaline dönüştürme yeteneğini ifade eder.Bu nedenle, duyusal fonksiyon, MOC partikül boyutundan ve yabancı reseptörlerin yoğunluğundan önemli ölçüde etkilenir.Katoch ve diğerleri.90, ZnO-SnO2 nanofibrillerinin tane boyutunun küçültülmesinin, dönüştürücü işlevselliği ile tutarlı olarak çok sayıda heteroeklem oluşumu ve artan sensör duyarlılığı ile sonuçlandığını bildirmiştir.Wang ve ark.91, Zn2GeO4'ün çeşitli tane boyutlarını karşılaştırdı ve tane sınırlarını tanıttıktan sonra sensör duyarlılığında 6,5 ​​kat artış gösterdi.Fayda, dahili MOS yapısında gazın mevcudiyetini tanımlayan bir diğer önemli sensör performans faktörüdür.Gaz molekülleri nüfuz edemez ve dahili MOS ile reaksiyona giremezse, sensörün hassasiyeti azalacaktır.Kullanışlılığı, algılama malzemesinin gözenek boyutuna bağlı olan belirli bir gazın difüzyon derinliği ile yakından ilişkilidir.Sakai et al.92, sensörün baca gazlarına duyarlılığını modellemiş ve hem gazın moleküler ağırlığının hem de sensör membranının gözenek yarıçapının, sensör membranındaki farklı gaz difüzyon derinliklerinde sensörün hassasiyetini etkilediğini bulmuştur.Yukarıdaki tartışma, yüksek performanslı gaz sensörlerinin, alıcı işlevini, dönüştürücü işlevini ve faydayı dengeleyerek ve optimize ederek geliştirilebileceğini göstermektedir.
Yukarıdaki çalışma, tek bir MOS'un temel algılama mekanizmasını açıklığa kavuşturmakta ve bir MOS'un performansını etkileyen çeşitli faktörleri tartışmaktadır.Bu faktörlere ek olarak, heteroyapılara dayalı gaz sensörleri, sensör ve alıcı fonksiyonlarını önemli ölçüde iyileştirerek sensör performansını daha da iyileştirebilir.Ek olarak, heteronano yapılar katalitik reaksiyonları geliştirerek, yük transferini düzenleyerek ve daha fazla adsorpsiyon alanı oluşturarak sensör performansını daha da iyileştirebilir.Bugüne kadar, gelişmiş algılama 95,96,97 mekanizmalarını tartışmak için MOS heteronanoyapılarına dayalı birçok gaz sensörü incelenmiştir.Miller ve ark.55, yüzeye bağımlı, arayüze bağımlı ve yapıya bağımlı dahil olmak üzere heteronanoyapıların duyarlılığını geliştirmesi muhtemel birkaç mekanizmayı özetledi.Bunların arasında, arayüze bağlı amplifikasyon mekanizması, tek bir teoride tüm arayüz etkileşimlerini kapsamak için çok karmaşıktır, çünkü heteronanoyapılı malzemelere dayalı çeşitli sensörler (örneğin, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, vb.) kullanılabilir. .Schottky düğümü).Tipik olarak, MOS tabanlı heteronano yapılı sensörler her zaman iki veya daha fazla gelişmiş sensör mekanizması içerir98,99,100.Bu amplifikasyon mekanizmalarının sinerjik etkisi, sensör sinyallerinin alınmasını ve işlenmesini iyileştirebilir.Bu nedenle, heterojen nano yapılı malzemelere dayalı sensörlerin algılama mekanizmasını anlamak, araştırmacıların ihtiyaçlarına göre aşağıdan yukarıya gaz sensörleri geliştirmelerine yardımcı olmak için çok önemlidir.Ek olarak, cihazın geometrik yapısı da sensörün 74, 75, 76 hassasiyetini önemli ölçüde etkileyebilir. Sensörün davranışını sistematik olarak analiz etmek için, farklı heteronano yapılı malzemelere dayalı üç cihaz yapısının algılama mekanizmaları sunulacaktır. ve aşağıda tartışılmıştır.
MOS tabanlı gaz sensörlerinin hızlı gelişimi ile çeşitli hetero-nano yapılı MOS önerilmiştir.Heteroarayüzdeki yük transferi, bileşenlerin farklı Fermi seviyelerine (Ef) bağlıdır.Heteroarayüzde elektronlar, Fermi seviyeleri dengeye ulaşana kadar daha büyük bir Ef ile bir taraftan diğer tarafa daha küçük bir Ef ile hareket eder ve bunun tersi de geçerlidir.Daha sonra hetero-arayüzdeki taşıyıcılar tükenir ve tükenmiş bir katman oluşturur.Sensör hedef gaza maruz kaldığında, bariyer yüksekliği gibi heteronanoyapılı MOS taşıyıcı konsantrasyonu da değişir, böylece algılama sinyali artar.Ek olarak, farklı heteronanoyapıları üretme yöntemleri, malzemeler ve elektrotlar arasında farklı ilişkilere yol açar, bu da farklı cihaz geometrilerine ve farklı algılama mekanizmalarına yol açar.Bu derlemede, üç geometrik cihaz yapısı öneriyoruz ve her yapı için algılama mekanizmasını tartışıyoruz.
Gaz algılama performansında heteroeklemler çok önemli bir rol oynamasına rağmen, sensör iletim kanalının konumu büyük ölçüde cihaz geometrisine bağlı olduğundan, tüm sensörün cihaz geometrisi de algılama davranışını önemli ölçüde etkileyebilir.Şekil 2'de gösterildiği gibi, burada heterojunction MOS cihazlarının üç tipik geometrisi tartışılmaktadır. Birinci tipte, iki elektrot arasında iki MOS bağlantısı rastgele dağıtılır ve iletken kanalın konumu ana MOS tarafından belirlenir, ikincisi ise elektrota sadece bir MOS bağlıyken, farklı MOS'lardan heterojen nanoyapıların oluşumu.elektrot bağlanır, daha sonra iletken kanal genellikle MOS'un içinde bulunur ve doğrudan elektrota bağlanır.Üçüncü tipte, iki malzeme iki elektrota ayrı ayrı bağlanır ve cihazı iki malzeme arasında oluşturulan bir heteroeklem boyunca yönlendirir.
Bileşikler arasındaki kısa çizgi (örn. “SnO2-NiO”) iki bileşenin basitçe karıştırıldığını gösterir (tip I).İki bağlantı arasındaki “@” işareti (örn. “SnO2@NiO”), iskele malzemesinin (NiO) tip II sensör yapısı için SnO2 ile süslendiğini gösterir.Bir eğik çizgi (örn. “NiO/SnO2”) tip III sensör tasarımını gösterir.
MOS kompozitlerine dayalı gaz sensörleri için, elektrotlar arasında iki MOS elemanı rastgele dağıtılır.MOS kompozitlerini hazırlamak için sol-jel, birlikte çökeltme, hidrotermal, elektro eğirme ve mekanik karıştırma yöntemleri de dahil olmak üzere çok sayıda üretim yöntemi geliştirilmiştir98,102,103,104.Son zamanlarda, metal merkezler ve organik bağlayıcılardan oluşan bir gözenekli kristal yapılı malzeme sınıfı olan metal-organik çerçeveler (MOF'ler), gözenekli MOS kompozitlerinin imalatı için şablon olarak kullanılmıştır105,106,107,108.MOS kompozitlerinin yüzdesi aynı olmasına rağmen, farklı üretim prosesleri kullanıldığında hassasiyet özelliklerinin büyük ölçüde değişebileceğini belirtmekte fayda var.109,110 Örneğin, Gao ve diğerleri, aynı atomik orana sahip MoO3±SnO2 kompozitlerine dayalı iki sensör üretti. ( Mo:Sn = 1:1.9) ve farklı üretim yöntemlerinin farklı hassasiyetlere yol açtığını buldu.Shaposhnik et al.110, birlikte çökeltilmiş SnO2-TiO2'nin gaz halindeki H2'ye reaksiyonunun, aynı Sn/Ti oranında bile, mekanik olarak karıştırılmış malzemelerinkinden farklı olduğunu bildirmiştir.Bu fark, MOP ve MOP kristalit boyutu arasındaki ilişkinin farklı sentez yöntemlerine göre değişmesinden kaynaklanmaktadır109,110.Verici yoğunluğu ve yarı iletken tipi açısından tane boyutu ve şekli tutarlı olduğunda, kontak geometrisi değişmezse tepki aynı kalmalıdır 110 .Staerz et al.111, SnO2-Cr2O3 çekirdek-kılıf (CSN) nanoliflerinin ve öğütülmüş SnO2-Cr2O3 CSN'lerinin algılama özelliklerinin neredeyse aynı olduğunu bildirdi, bu da nanolif morfolojisinin herhangi bir avantaj sağlamadığını öne sürdü.
Farklı imalat yöntemlerine ek olarak, iki farklı MOSFET'in yarı iletken tipleri de sensörün hassasiyetini etkiler.İki MOSFET'in aynı tip yarı iletkenden (nn veya pp bağlantısı) veya farklı tiplerden (pn bağlantısı) olmasına bağlı olarak iki kategoriye ayrılabilir.Gaz sensörleri aynı tipteki MOS kompozitlerine dayandığında, iki MOS'un molar oranı değiştirilerek, duyarlılık tepkisi özelliği değişmeden kalır ve sensör duyarlılığı, nn- veya pp-hetero-bağlantıların sayısına bağlı olarak değişir.Kompozitte bir bileşen baskın olduğunda (örneğin 0.9 ZnO-0.1 SnO2 veya 0.1 ZnO-0.9 SnO2), iletim kanalı, homojunction iletim kanalı 92 olarak adlandırılan baskın MOS tarafından belirlenir.İki bileşenin oranları karşılaştırılabilir olduğunda, iletim kanalının heteroeklem tarafından domine edildiği varsayılır98,102.Yamazoe et al.112,113, iki bileşenin heterokontak bölgesinin sensörün hassasiyetini büyük ölçüde artırabildiğini bildirmiştir, çünkü bileşenlerin farklı çalışma fonksiyonları nedeniyle oluşan heterojonksiyon bariyeri elektronlara maruz kalan sensörün sürüklenme hareketliliğini etkin bir şekilde kontrol edebilir.Çeşitli ortam gazları 112,113.Şek.Şekil 3a, farklı ZnO içerikleri (0 ila 10 mol % Zn) ile SnO2-ZnO lifli hiyerarşik yapılara dayalı sensörlerin etanol seçici olarak algılayabildiğini göstermektedir.Bunlar arasında, SnO2-ZnO liflerine (%7 mol.% Zn) dayalı bir sensör, çok sayıda heteroeklem oluşumu ve dönüştürücünün işlevini artıran ve iyileştirilmiş spesifik yüzey alanındaki artış nedeniyle en yüksek hassasiyeti gösterdi. duyarlılık 90 Bununla birlikte, ZnO içeriğinin %10 mol.'ye daha da artmasıyla, mikro yapı SnO2-ZnO kompoziti yüzey aktivasyon alanlarını sarabilir ve sensör hassasiyetini azaltabilir85.Farklı Fe/Ni oranlarına sahip NiO-NiFe2O4 pp heteroeklemli kompozitlere dayalı sensörler için de benzer bir eğilim gözlenmektedir (Şekil 3b)114.
SnO2-ZnO fiberlerinin (%7 mol.% Zn) SEM görüntüleri ve 260 °C'de 100 ppm konsantrasyonda çeşitli gazlara sensör tepkisi;54b 50 ppm çeşitli gazlarda, 260 °C'de saf NiO ve NiO-NiFe2O4 kompozitlerine dayalı sensörlerin tepkileri;114 ( c) xSnO2-(1-x)Co3O4 bileşimindeki düğüm sayısının ve 10 ppm CO, aseton, C6H6 ve SO2 başına xSnO2-(1-x)Co3O4 bileşiminin karşılık gelen direnç ve duyarlılık reaksiyonlarının şematik diyagramı Sn/Co 98 molar oranını değiştirerek 350 °C'de gaz
Pn-MOS kompozitleri, MOS115'in atom oranına bağlı olarak farklı hassasiyet davranışı gösterir.Genel olarak, MOS kompozitlerinin duyusal davranışı, sensör için birincil iletim kanalı olarak hangi MOS'un hareket ettiğine büyük ölçüde bağlıdır.Bu nedenle, kompozitlerin yüzde bileşimini ve nanoyapısını karakterize etmek çok önemlidir.Kim ve ark.98, elektrospinleme ile bir dizi xSnO2 ± (1-x)Co3O4 kompozit nanofiber sentezleyerek ve sensör özelliklerini inceleyerek bu sonucu doğruladı.SnO2-Co3O4 kompozit sensörün davranışının, SnO2 yüzdesini azaltarak n-tipinden p-tipine geçtiğini gözlemlediler (Şekil 3c)98.Ek olarak, heteroeklem baskın sensörler (0.5 SnO2-0.5 Co3O4'e dayalı olarak) homojunction baskın sensörlere (örn. yüksek SnO2 veya Co3O4 sensörleri) kıyasla C6H6 için en yüksek aktarım hızlarını gösterdi.0,5 SnO2-0.5 Co3O4 tabanlı sensörün doğal yüksek direnci ve genel sensör direncini modüle etme yeteneği, C6H6'ya karşı en yüksek hassasiyetine katkıda bulunur.Ek olarak, SnO2-Co3O4 hetero-arayüzlerinden kaynaklanan kafes uyumsuzluğu kusurları, gaz molekülleri için tercihli adsorpsiyon bölgeleri oluşturabilir ve böylece sensör tepkisini arttırabilir109,116.
Yarı iletken tipi MOS'a ek olarak, MOS kompozitlerinin dokunma davranışı da MOS-117'nin kimyası kullanılarak özelleştirilebilir.Huo ve ark.117, Co3O4-SnO2 kompozitlerini hazırlamak için basit bir ıslatma-pişirme yöntemi kullandı ve %10'luk bir Co/Sn molar oranında, sensörün H2'ye karşı bir p-tipi algılama tepkisi ve bir n-tipi hassasiyet sergilediğini buldu. H2.tepki.CO, H2S ve NH3 gazlarına sensör tepkileri Şekil 4a117'de gösterilmektedir.Düşük Co/Sn oranlarında, SnO2±SnO2 nanotane sınırlarında birçok homo-bağlantı oluşur ve H2'ye n-tipi sensör tepkileri sergiler (Şekil 4b,c)115.Co/Sn oranında 10 mol'e kadar bir artış ile.%, SnO2-SnO2 homo-eklemleri yerine, aynı anda birçok Co3O4-SnO2 hetero-eklemleri oluşturuldu (Şekil 4d).Co3O4, H2'ye göre inaktif olduğundan ve SnO2, H2 ile güçlü bir şekilde reaksiyona girdiğinden, H2'nin iyonik oksijen türleri ile reaksiyonu esas olarak SnO2117'nin yüzeyinde gerçekleşir.Bu nedenle elektronlar SnO2'ye hareket eder ve Ef SnO2 iletim bandına kayarken Ef Co3O4 değişmeden kalır.Sonuç olarak, sensörün direnci artar, bu da yüksek Co/Sn oranına sahip malzemelerin p tipi algılama davranışı sergilediğini gösterir (Şekil 4e).Buna karşılık CO, H2S ve NH3 gazları SnO2 ve Co3O4 yüzeylerindeki iyonik oksijen türleri ile reaksiyona girer ve elektronlar gazdan sensöre hareket ederek bariyer yüksekliğinde ve n-tipi hassasiyette bir azalmaya neden olur (Şekil 4f)..Bu farklı sensör davranışı, Co3O4'ün farklı gazlarla farklı reaktivitesinden kaynaklanmaktadır ve Yin ve ark.118.Benzer şekilde, Katoch ve ark.119, SnO2-ZnO kompozitlerinin H2'ye karşı iyi seçiciliğe ve yüksek duyarlılığa sahip olduğunu göstermiştir.Bu davranış, ZnO 120,121'in metalleşmesine yol açan, H'nin s-orbitali ile O'nun p-orbitali arasındaki güçlü hibridizasyon nedeniyle H atomlarının ZnO'nun O pozisyonlarına kolayca adsorbe edilebilmesi nedeniyle oluşur.
a H2, CO, NH3 ve H2S gibi tipik indirgeyici gazlar için Co/Sn-10% dinamik direnç eğrileri, b, c Düşük %m'de H2 için Co3O4/SnO2 kompozit algılama mekanizması diyagramı.Co/Sn, df Co3O4 Yüksek Co/Sn/SnO2 kompoziti ile H2 ve CO, H2S ve NH3'ün mekanizma tespiti
Bu nedenle, uygun üretim yöntemlerini seçerek, kompozitlerin tane boyutunu küçülterek ve MOS kompozitlerinin molar oranını optimize ederek I-tipi sensörün hassasiyetini iyileştirebiliriz.Ek olarak, hassas malzemenin kimyasının derinlemesine anlaşılması, sensörün seçiciliğini daha da artırabilir.
Tip II sensör yapıları, bir "ana" nanomateryal ve bir ikinci hatta üçüncü nanomalzeme dahil olmak üzere çeşitli heterojen nanoyapılı malzemeleri kullanabilen bir başka popüler sensör yapısıdır.Örneğin, nanopartiküller, çekirdek-kabuk (CS) ve çok katmanlı heteronano yapılı malzemelerle süslenmiş tek boyutlu veya iki boyutlu malzemeler, tip II sensör yapılarında yaygın olarak kullanılır ve aşağıda ayrıntılı olarak tartışılacaktır.
Şekil 2b(1)'de gösterildiği gibi birinci heteronano yapı malzemesi (dekore edilmiş heteronano yapı) için, sensörün iletken kanalları bir temel malzeme ile bağlanır.Hetero-bağlantıların oluşumu nedeniyle, modifiye edilmiş nanopartiküller, gaz adsorpsiyonu veya desorpsiyon için daha reaktif alanlar sağlayabilir ve ayrıca algılama performansını iyileştirmek için katalizör görevi görebilir109,122,123,124.Yuan ve ark.41, WO3 nanotellerinin CeO2 nanodotları ile süslenmesinin CeO2@WO3 heteroarayüzünde ve CeO2 yüzeyinde daha fazla adsorpsiyon alanı sağlayabileceğini ve aseton ile reaksiyon için daha fazla kimyasal olarak absorbe edilmiş oksijen türleri üretebileceğini kaydetti.Gunawan et al.125. Tek boyutlu Au@α-Fe2O3 tabanlı ultra yüksek hassasiyetli bir aseton sensörü önerilmiş ve sensörün hassasiyetinin bir oksijen kaynağı olarak O2 moleküllerinin aktivasyonu ile kontrol edildiği gözlemlenmiştir.Au NP'lerin varlığı, asetonun oksidasyonu için oksijen moleküllerinin kafes oksijene ayrışmasını destekleyen bir katalizör görevi görebilir.Benzer sonuçlar Choi ve ark.9'da adsorbe edilmiş oksijen moleküllerini iyonize oksijen türlerine ayrıştırmak ve asetona karşı hassas tepkiyi arttırmak için bir Pt katalizörü kullanıldı.2017'de aynı araştırma ekibi, Şekil 5126'da gösterildiği gibi, bimetalik nanoparçacıkların katalizde tek asil metal nanoparçacıklardan çok daha verimli olduğunu gösterdi. 3 nm'den daha küçük bir ortalama boyut.Daha sonra, elektro-eğirme yöntemi kullanılarak, aseton veya H2S'ye duyarlılığı ve seçiciliği artırmak için PtM@WO3 nanolifleri elde edildi (Şekil 5b–g).Son zamanlarda, tek atomlu katalizörler (SAC'ler), atomların ve ayarlanmış elektronik yapıların kullanımının maksimum verimliliği nedeniyle kataliz ve gaz analizi alanında mükemmel katalitik performans göstermiştir127.128.Shin et al.129, gaz tespiti için Pt@MCN@SnO2 hat içi fiberlerini hazırlamak için kimyasal kaynaklar olarak Pt-SA bağlantılı karbon nitrür (MCN), SnCl2 ve PVP nano-tabakalarını kullandı.Çok düşük Pt@MCN içeriğine (ağırlıkça %0,13'ten ağırlıkça %0,68'e kadar) rağmen, gaz halindeki formaldehit Pt@MCN@SnO2'nin algılama performansı diğer referans numunelerden (saf SnO2, MCN@SnO2 ve Pt NPs@) üstündür. SnO2 )..Bu mükemmel algılama performansı, Pt SA katalizörünün maksimum atomik verimliliğine ve Sn02129 aktif bölgelerinin minimum kapsamına bağlanabilir.
PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) nanoparçacıklarını elde etmek için apoferritin yüklü kapsülleme yöntemi;bd saf WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3 ve Pt-NiO@WO3 nanoliflerinin dinamik gaza duyarlı özellikleri;örneğin, PtPd@WO3, PtRn@WO3 ve Pt-NiO@WO3 nanofiber sensörlerinin 1 ppm enterferans gazına seçicilik özelliklerine dayalıdır 126
Ek olarak, iskele malzemeleri ve nanopartiküller arasında oluşturulan heteroeklemler, sensör performansını iyileştirmek için bir radyal modülasyon mekanizması aracılığıyla iletim kanallarını da etkili bir şekilde modüle edebilir130,131,132.Şek.Şekil 6a, gazları indirgemek ve oksitlemek için saf SnO2 ve Cr2O3@SnO2 nanotellerinin sensör özelliklerini ve ilgili sensör mekanizmalarını gösterir131.Saf SnO2 nanotelleri ile karşılaştırıldığında, Cr2O3@SnO2 nanotellerinin indirgeyici gazlara tepkisi büyük ölçüde artarken oksitleyici gazlara tepkisi kötüleşir.Bu fenomen, oluşan pn heteroekleminin radyal yönünde SnO2 nanotellerinin iletim kanallarının lokal yavaşlaması ile yakından ilgilidir.Sensör direnci, indirgeyici ve oksitleyici gazlara maruz kaldıktan sonra saf SnO2 nanotellerinin yüzeyindeki EDL genişliği değiştirilerek kolayca ayarlanabilir.Bununla birlikte, Cr2O3@SnO2 nanotelleri için, saf SnO2 nanotellerine kıyasla havadaki SnO2 nanotellerinin ilk DEL'i arttırılır ve bir heteroeklem oluşumu nedeniyle iletim kanalı bastırılır.Bu nedenle, sensör indirgeyici bir gaza maruz kaldığında, yakalanan elektronlar SnO2 nanotellerine salınır ve EDL büyük ölçüde azalır, bu da saf SnO2 nanotellerinden daha yüksek hassasiyetle sonuçlanır.Tersine, oksitleyici bir gaza geçerken, DEL genişlemesi sınırlıdır ve bu da düşük hassasiyete neden olur.Choi ve diğerleri, 133 tarafından p-tipi WO3 nanoparçacıkları ile süslenmiş Sn02 nanotellerinin indirgeyici gazlara önemli ölçüde geliştirilmiş duyusal tepki gösterdiği, n-dekore edilmiş Sn02 sensörlerinin oksitleyici gazlara karşı gelişmiş duyarlılığı gösterdiği benzer duyusal tepki sonuçları gözlemlenmiştir.TiO2 nanoparçacıkları (Şekil 6b) 133. Bu sonuç esas olarak SnO2 ve MOS (TiO2 veya WO3) nanoparçacıklarının farklı çalışma fonksiyonlarından kaynaklanmaktadır.P-tipi (n-tipi) nanoparçacıklarda, çerçeve malzemesinin (Sn02) iletim kanalı radyal yönde genişler (veya büzülür) ve ardından indirgeme (veya oksidasyon) etkisi altında daha fazla genleşme (veya kısalma) gazın SnO2 - nervürünün iletim kanalının (Şekil 6b).
Modifiye LF MOS tarafından indüklenen radyal modülasyon mekanizması.Saf SnO2 ve Cr2O3@SnO2 nanotellerine ve karşılık gelen algılama mekanizması şematik diyagramlarına dayalı olarak 10 ppm indirgeyici ve oksitleyici gazlara verilen gaz tepkilerinin özeti;ve WO3@SnO2 nanoçubuklarının ve algılama mekanizmasının karşılık gelen şemaları133
Çift katmanlı ve çok katmanlı heteroyapı cihazlarında, cihazın iletim kanalına elektrotlarla doğrudan temas halinde olan katman (genellikle alt katman) hakimdir ve iki katmanın arayüzünde oluşturulan heterojunction, alt katmanın iletkenliğini kontrol edebilir. .Bu nedenle, gazlar üst katmanla etkileşime girdiğinde, alt katmanın iletim kanallarını ve cihazın direncini (134) önemli ölçüde etkileyebilirler.Örneğin, Kumar ve ark.77, NH3 için TiO2@NiO ve NiO@TiO2 çift katmanlarının zıt davranışını bildirmiştir.Bu fark, iki sensörün iletim kanallarının farklı malzemelerin katmanlarında (sırasıyla NiO ve TiO2) baskın olması ve daha sonra alttaki iletim kanallarındaki varyasyonların farklı olması nedeniyle ortaya çıkar77.
İki katmanlı veya çok katmanlı heteronanoyapılar yaygın olarak püskürtme, atomik katman biriktirme (ALD) ve santrifüjleme ile üretilir56,70,134,135,136.İki malzemenin film kalınlığı ve temas alanı iyi kontrol edilebilir.Şekil 7a ve b, etanol tespiti için püskürtme yoluyla elde edilen NiO@SnO2 ve Ga2O3@WO3 nanofilmlerini göstermektedir135,137.Bununla birlikte, bu yöntemler genellikle düz filmler üretir ve bu düz filmler, düşük özgül yüzey alanı ve gaz geçirgenliği nedeniyle 3D nano yapılı malzemelerden daha az hassastır.Bu nedenle, özel yüzey alanını 41, 52, 138 artırarak algısal performansı iyileştirmek için farklı hiyerarşilere sahip çift katmanlı filmlerin üretilmesi için bir sıvı faz stratejisi önerilmiştir.Zhu ve diğerleri, H2S tespiti için SnO2 nanotelleri (ZnO@SnO2 nanotelleri) üzerinde yüksek derecede düzenli ZnO nanotelleri üretmek için püskürtme ve hidrotermal teknikleri birleştirdi (Şekil 7c).1 ppm H2S'ye tepkisi, püskürtülmüş ZnO@SnO2 nanofilmlerine dayalı bir sensörden 1,6 kat daha yüksektir.Liu et al.52, hiyerarşik SnO2@NiO nanoyapılarını ve ardından termal tavlamayı imal etmek için iki aşamalı bir yerinde kimyasal biriktirme yöntemi kullanan yüksek performanslı bir H2S sensörü bildirdi (Şekil 10d).Geleneksel püskürtmeli SnO2@NiO çift katmanlı filmlerle karşılaştırıldığında, SnO2@NiO hiyerarşik çift katmanlı yapının duyarlılık performansı, spesifik yüzey alanındaki artış nedeniyle önemli ölçüde iyileştirilir52,137.
MOS tabanlı çift katmanlı gaz sensörü.etanol tespiti için NiO@SnO2 nanofilm;137b Etanol tespiti için Ga2O3@WO3 nanofilm;135c H2S tespiti için çok sıralı SnO2@ZnO iki katmanlı hiyerarşik yapı;139d SnO2@NiO H2S52'yi algılamak için iki katmanlı hiyerarşik yapı.
Çekirdek-kabuk heteronanoyapılarına (CSHN'ler) dayanan tip II cihazlarda, iletim kanalları iç kabuk ile sınırlı olmadığı için algılama mekanizması daha karmaşıktır.Hem üretim yolu hem de paketin kalınlığı (hs), iletken kanalların yerini belirleyebilir.Örneğin, aşağıdan yukarıya sentez yöntemleri kullanılırken, iletim kanalları genellikle yapı olarak iki katmanlı veya çok katmanlı cihaz yapılarına benzeyen iç çekirdekle sınırlıdır (Şekil 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu ve diğerleri.144, iletim kanalının merkezi kısım tarafından sınırlandırıldığı α-Fe2O3 nanoçubuklarına bir NiO veya CuO NP tabakası yerleştirerek CSHN NiO@α-Fe2O3 ve CuO@α-Fe2O3 elde etmek için aşağıdan yukarıya bir yaklaşım bildirdi.(nanorodlar α-Fe2O3).Liu et al.142 ayrıca hazırlanmış silikon nanotel dizileri üzerine TiO2 biriktirerek iletim kanalını CSHN TiO2 @ Si'nin ana kısmıyla sınırlamayı başardı.Bu nedenle, algılama davranışı (p-tipi veya n-tipi) sadece silikon nanotelin yarı iletken tipine bağlıdır.
Bununla birlikte, rapor edilen çoğu CSHN tabanlı sensörler (Şekil 2b(4)), sentezlenen CS malzemesinin tozlarının çipler üzerine aktarılmasıyla üretilmiştir.Bu durumda sensörün iletim yolu gövde kalınlığından (hs) etkilenir.Kim'in grubu, hs'nin gaz algılama performansı üzerindeki etkisini araştırdı ve olası bir algılama mekanizması önerdi100,112,145,146,147,148. Bu yapının algılama mekanizmasına iki faktörün katkıda bulunduğuna inanılmaktadır: (1) kabuğun EDL'sinin radyal modülasyonu ve (2) elektrik alan bulaşma etkisi (Şekil 8) 145. Araştırmacılar, iletim kanalının Kabuk katmanının hs > λD'si14 olduğunda taşıyıcıların sayısı çoğunlukla kabuk katmanıyla sınırlıdır. Bu yapının algılama mekanizmasına iki faktörün katkıda bulunduğuna inanılmaktadır: (1) kabuğun EDL'sinin radyal modülasyonu ve (2) elektrik alan bulaşma etkisi (Şekil 8) 145. Araştırmacılar, iletim kanalının Kabuk katmanının hs > λD'si14 olduğunda taşıyıcıların sayısı çoğunlukla kabuk katmanıyla sınırlıdır. Считается, что в механизме восприятия этой структуры участвуют два фактора: (1) радиальная модуляция ДЭС оболочки и (2) эффект размытия электрического поля (рис. 8) 145. Исследователи отметили, что канал проводимости носителей в основном приурочено к оболочке, когда hs > λD оболочки145. Bu yapının algılanma mekanizmasında iki faktörün rol oynadığına inanılmaktadır: (1) kabuğun EDL'sinin radyal modülasyonu ve (2) elektrik alanını bulanıklaştırmanın etkisi (Şekil 8) 145. Araştırmacılar şunu kaydettiler: hs > λD kabukları145 olduğunda taşıyıcı iletim kanalı esas olarak kabukla sınırlıdır.Bu yapının algılama mekanizmasına iki faktörün katkıda bulunduğuna inanılmaktadır: (1) kabuğun DEL'inin radyal modülasyonu ve (2) elektrik alanı bulaşmasının etkisi (Şekil 8) 145.研究人员提到传导通道当壳层的hs > λD145 时,载流子的数量主要局限于壳层。 > λD145 时,载流子的数量主要局限于壳层。 Исследователи отметили, сто канал проводимости Когда hs > λD145 оболочки, количество носитество носитество носитейогогой в оснримости Araştırmacılar, kabuğun iletim kanalının hs > λD145 olduğunda, taşıyıcı sayısının esas olarak kabuk tarafından sınırlandırıldığını kaydetti.Bu nedenle, CSHN'ye dayalı sensörün dirençli modülasyonunda, DEL kaplamasının radyal modülasyonu hakimdir (Şekil 8a).Bununla birlikte, kabuğun hs ≤ λD'sinde, kabuk tarafından adsorbe edilen oksijen parçacıkları ve CS heteroekleminde oluşan heteroeklemde elektronlar tamamen tükenmiştir. Bu nedenle, iletim kanalı sadece kabuk katmanın içinde değil, aynı zamanda kısmen çekirdek kısımda, özellikle kabuk katmanın hs < λD olduğunda bulunur. Bu nedenle, iletim kanalı sadece kabuk katmanın içinde değil, aynı zamanda kısmen çekirdek kısımda, özellikle kabuk katmanın hs < λD olduğunda bulunur. Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частичойно в сестинордц, Bu nedenle, iletim kanalı sadece kabuk katmanın içinde değil, aynı zamanda kısmen çekirdek kısımda, özellikle kabuk katmanın hs < λD'sinde bulunur.因此,传导通道不仅位于壳层内部,而且部分位于芯部,尤其是当壳层的hs < λD 时。 hs < λD 时。 Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочки, но и частично в сердецевине, сердецевине, нопосочки Bu nedenle, iletim kanalı sadece kabuğun içinde değil, aynı zamanda kısmen çekirdekte, özellikle kabuğun hs < λD'sinde bulunur.Bu durumda, hem tamamen tükenmiş elektron kabuğu hem de kısmen tükenmiş çekirdek tabakası, tüm CSHN'nin direncini modüle etmeye yardımcı olur ve bir elektrik alanı kuyruk etkisi ile sonuçlanır (Şekil 8b).Diğer bazı çalışmalar, hs etkisini analiz etmek için elektrik alan kuyruğu yerine EDL hacim oranı kavramını kullanmıştır100,148.Bu iki katkıyı hesaba katarak, CSHN direncinin toplam modülasyonu, Şekil 8c'de gösterildiği gibi hs kılıf λD ile karşılaştırılabilir olduğunda en büyük değerine ulaşır.Bu nedenle, CSHN için optimal hs, deneysel gözlemler99,144,145,146,149 ile tutarlı olan λD kabuğuna yakın olabilir.Birkaç çalışma, hs'nin CSHN tabanlı pn-hetero-bağlantı sensörlerinin duyarlılığını da etkileyebileceğini göstermiştir40,148.Li ve ark.148 ve Bai et al.40, kaplama ALD döngüsünü değiştirerek, TiO2@CuO ve ZnO@NiO gibi pn-hetero-bağlantılı CSHN sensörlerinin performansı üzerindeki hs'nin etkisini sistematik olarak araştırdı.Sonuç olarak, artan hs40,148 ile duyusal davranış p tipinden n tipine değişti.Bu davranış, ilk başta (sınırlı sayıda ALD döngüsü ile) heteroyapıların değiştirilmiş heteronanoyapılar olarak kabul edilebilmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır.Böylece, iletim kanalı çekirdek katman (p-tipi MOSFET) tarafından sınırlandırılır ve sensör, p-tipi algılama davranışı sergiler.ALD döngülerinin sayısı arttıkça, kaplama tabakası (n-tipi MOSFET) yarı-sürekli hale gelir ve bir iletim kanalı gibi hareket ederek n-tipi hassasiyetle sonuçlanır.Benzer duyusal geçiş davranışı, pn dallı heteronanoyapılar 150,151 için rapor edilmiştir.Zhou et al.150, Mn3O4 nanotellerinin yüzeyindeki Zn2SnO4 içeriğini kontrol ederek Zn2SnO4@Mn3O4 dallı heteronanoyapıların duyarlılığını araştırdı.Mn3O4 yüzeyinde Zn2SnO4 çekirdekleri oluştuğunda p tipi bir hassasiyet gözlendi.Zn2SnO4 içeriğinin daha da artmasıyla, dallanmış Zn2SnO4@Mn3O4 heteronanoyapılarına dayalı sensör, n-tipi sensör davranışına geçer.
CS nanotellerinin iki işlevli sensör mekanizmasının kavramsal bir açıklaması gösterilmektedir.a Elektronsuz kabukların radyal modülasyonu nedeniyle direnç modülasyonu, b Bulaşmanın direnç modülasyonu üzerindeki olumsuz etkisi ve c Her iki etkinin bir kombinasyonu nedeniyle CS nanotellerinin toplam direnç modülasyonu 40
Sonuç olarak, tip II sensörler birçok farklı hiyerarşik nanoyapı içerir ve sensör performansı iletken kanalların düzenine büyük ölçüde bağlıdır.Bu nedenle, sensörün iletim kanalının konumunu kontrol etmek ve tip II sensörlerin genişletilmiş algılama mekanizmasını incelemek için uygun bir heteronanoyapılı MOS modeli kullanmak çok önemlidir.
Tip III sensör yapıları çok yaygın değildir ve iletim kanalı, sırasıyla iki elektrota bağlı iki yarı iletken arasında oluşan bir heteroeklem üzerine kuruludur.Benzersiz cihaz yapıları genellikle mikro işleme teknikleri ile elde edilir ve algılama mekanizmaları önceki iki sensör yapısından çok farklıdır.Tip III sensörün IV eğrisi, tipik olarak heteroeklem oluşumundan dolayı tipik düzeltme özellikleri sergiler48,152,153.İdeal bir heteroeklemin I-V karakteristik eğrisi, heteroeklem bariyerinin yüksekliği boyunca elektron emisyonunun termiyonik mekanizmasıyla 152,154,155 tanımlanabilir.
burada Va ön gerilimdir, A cihaz alanıdır, k Boltzmann sabitidir, T mutlak sıcaklıktır, q taşıyıcı yüktür, Jn ve Jp sırasıyla delik ve elektron difüzyon akımı yoğunluklarıdır.IS, şu şekilde tanımlanan ters doyma akımını temsil eder: 152,154,155
Bu nedenle, pn heteroekleminin toplam akımı, denklem (3) ve (4)'te gösterildiği gibi, yük taşıyıcılarının konsantrasyonundaki değişime ve heteroeklem bariyerinin yüksekliğindeki değişime bağlıdır 156
burada nn0 ve pp0, n-tipi (p-tipi) bir MOS'ta elektronların (delikler) konsantrasyonudur, \(V_{bi}^0\) yerleşik potansiyeldir, Dp (Dn) difüzyon katsayısıdır elektronlar (delikler), Ln (Lp ) elektronların (delikler) difüzyon uzunluğudur, ΔEv (ΔEc) heteroeklemdeki değerlik bandının (iletim bandı) enerji kaymasıdır.Akım yoğunluğu taşıyıcı yoğunluğu ile orantılı olmasına rağmen, \(V_{bi}^0\) ile üstel olarak ters orantılıdır.Bu nedenle, akım yoğunluğundaki genel değişiklik, heterojonksiyon bariyerinin yüksekliğinin modülasyonuna güçlü bir şekilde bağlıdır.
Yukarıda bahsedildiği gibi, hetero-nano yapılı MOSFET'lerin (örneğin, tip I ve tip II cihazlar) oluşturulması, tek tek bileşenler yerine sensörün performansını önemli ölçüde iyileştirebilir.Tip III cihazlar için, heteronano yapı tepkisi, malzemenin kimyasal bileşimine bağlı olarak iki bileşenden48,153 veya bir bileşenden76 daha yüksek olabilir.Birkaç rapor, bileşenlerden biri hedef gaza karşı duyarsız olduğunda, heteronanoyapıların tepkisinin tek bir bileşenin tepkisinden çok daha yüksek olduğunu göstermiştir48,75,76,153.Bu durumda, hedef gaz sadece hassas tabaka ile etkileşecek ve hassas tabakanın bir Ef kaymasına ve hetero-bağlantı bariyerinin yüksekliğinde bir değişikliğe neden olacaktır.Daha sonra, denkleme göre heterojonksiyon bariyerinin yüksekliği ile ters orantılı olduğu için cihazın toplam akımı önemli ölçüde değişecektir.(3) ve (4) 48,76,153.Ancak, hem n-tipi hem de p-tipi bileşenler hedef gaza duyarlı olduğunda, algılama performansı arada bir yerde olabilir.José ve ark.76 püskürtme yoluyla gözenekli bir NiO/SnO2 film NO2 sensörü üretti ve sensör hassasiyetinin sadece NiO bazlı sensörden daha yüksek, ancak SnO2 bazlı sensörden daha düşük olduğunu buldu.sensör.Bu fenomen, SnO2 ve NiO'nun NO276'ya zıt reaksiyonlar sergilemesinden kaynaklanmaktadır.Ayrıca, iki bileşenin farklı gaz duyarlılıkları olduğundan, oksitleyici ve indirgeyici gazları algılamak için aynı eğilime sahip olabilirler.Örneğin, Kwon ve ark.157, Şekil 9a'da gösterildiği gibi, eğik püskürtme ile bir NiO/SnO2 pn-hetero-bağlantılı gaz sensörü önerdi.İlginç bir şekilde, NiO/SnO2 pn-hetero-bağlantı sensörü H2 ve NO2 için aynı hassasiyet eğilimini gösterdi (Şekil 9a).Bu sonucu çözmek için Kwon ve ark.157, NO2 ve H2'nin taşıyıcı konsantrasyonlarını nasıl değiştirdiğini sistematik olarak araştırdı ve IV özelliklerini ve bilgisayar simülasyonlarını kullanarak her iki malzemenin \(V_{bi}^0\) ayarını yaptı (Şekil 9bd).Şekil 9b ve c, sırasıyla p-NiO (pp0) ve n-SnO2 (nn0) bazında H2 ve NO2'nin sensörlerin taşıyıcı yoğunluğunu değiştirme yeteneğini göstermektedir.p-tipi NiO'nun pp0'sinin NO2 ortamında biraz değiştiğini, H2 ortamında ise dramatik bir şekilde değiştiğini gösterdiler (Şekil 9b).Ancak, n-tipi SnO2 için nn0 tam tersi şekilde davranır (Şekil 9c).Bu sonuçlara dayanarak, yazarlar, NiO/SnO2 pn heteroeklemine dayalı sensöre H2 uygulandığında, nn0'daki bir artışın Jn'de bir artışa ve \(V_{bi}^0\)'nin bir artışa yol açtığı sonucuna vardılar. yanıtta azalma (Şekil 9d).NO2'ye maruz kaldıktan sonra, hem SnO2'de nn0'da büyük bir azalma hem de NiO'da pp0'da küçük bir artış, \(V_{bi}^0\'da büyük bir azalmaya yol açar), bu da duyusal tepkide bir artış sağlar (Şekil 9d). ) 157 Sonuç olarak, taşıyıcıların ve \(V_{bi}^0\) konsantrasyonundaki değişiklikler toplam akımda değişikliklere yol açar ve bu da algılama yeteneğini daha da etkiler.
Gaz sensörünün algılama mekanizması Tip III cihazın yapısına dayanmaktadır.H2 ve NO2 için 200°C'de taramalı elektron mikroskobu (SEM) kesit görüntüleri, p-NiO/n-SnO2 nanocoil cihazı ve p-NiO/n-SnO2 nanocoil heterojunction sensörünün sensör özellikleri;b , bir c-cihazının kesit SEM'i ve bir p-NiO b-katmanlı ve bir n-SnO2 c-katmanlı bir cihazın simülasyon sonuçları.b p-NiO sensörü ve cn-SnO2 sensörü, kuru havada ve H2 ve NO2'ye maruz kaldıktan sonra I–V özelliklerini ölçer ve eşleştirir.Sentaurus TCAD yazılımı kullanılarak p-NiO'daki b-deliği yoğunluğunun iki boyutlu bir haritası ve n-SnO2 tabakasındaki c-elektronların bir renk skalası haritası modellenmiştir.d Kuru havada p-NiO/n-SnO2, ortamdaki H2 ve NO2157'nin 3 boyutlu haritasını gösteren simülasyon sonuçları.
Malzemenin kendisinin kimyasal özelliklerine ek olarak, Tip III cihazın yapısı, Tip I ve Tip II cihazlarda mümkün olmayan, kendi kendine çalışan gaz sensörleri oluşturma olasılığını göstermektedir.Doğal elektrik alanları (BEF) nedeniyle, pn heterojunction diyot yapıları, fotovoltaik cihazlar oluşturmak için yaygın olarak kullanılır ve aydınlatma altında oda sıcaklığında kendi kendine çalışan fotoelektrik gaz sensörleri yapma potansiyeli gösterir74,158,159,160,161.Malzemelerin Fermi seviyelerindeki farklılığın neden olduğu heteroarayüzdeki BEF, elektron-boşluk çiftlerinin ayrılmasına da katkıda bulunur.Kendinden güç sağlayan bir fotovoltaik gaz sensörünün avantajı, aydınlatıcı ışığın enerjisini emebildiği ve ardından harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan kendisini veya diğer minyatür cihazları kontrol edebildiği için düşük güç tüketimidir.Örneğin, Tanuma ve Sugiyama162, SnO2 bazlı polikristal CO2 sensörlerini etkinleştirmek için güneş pilleri olarak NiO/ZnO pn heteroeklemleri üretmiştir.Gad et al.74, Şekil 10a'da gösterildiği gibi, bir Si/ZnO@CdS pn hetero-bağlantısına dayalı, kendi gücüyle çalışan bir fotovoltaik gaz sensörünü bildirdi.Dikey olarak yönlendirilmiş ZnO nanotelleri, Si / ZnO pn heteroeklemleri oluşturmak için doğrudan p-tipi silikon substratlar üzerinde büyütüldü.Daha sonra kimyasal yüzey modifikasyonu ile ZnO nanotellerinin yüzeyinde CdS nanoparçacıkları modifiye edilmiştir.Şek.Şekil 10a, O2 ve etanol için çevrim dışı Si/ZnO@CdS sensör yanıtı sonuçlarını gösterir.Aydınlatma altında, Si/ZnO heteroarayüzünde BEP sırasında elektron-delik çiftlerinin ayrılmasından kaynaklanan açık devre voltajı (Voc), bağlı diyotların sayısı 74,161 ile doğrusal olarak artar.Voc bir denklemle temsil edilebilir.(5) 156,
burada ND, NA ve Ni sırasıyla donörlerin, alıcıların ve içsel taşıyıcıların konsantrasyonlarıdır ve k, T ve q önceki denklemdeki ile aynı parametrelerdir.Oksitleyici gazlara maruz kaldıklarında, ZnO nanotellerinden elektronları çıkarırlar, bu da \(N_D^{ZnO}\) ve Voc'da bir azalmaya yol açar.Tersine, gaz azalması Voc'ta bir artışa neden oldu (Şekil 10a).ZnO'yu ​​CdS nanoparçacıkları ile süslerken, CdS nanoparçacıklarındaki foto-uyarılmış elektronlar, ZnO'nun iletim bandına enjekte edilir ve adsorbe edilen gazla etkileşime girerek algılama verimini arttırır74,160.Si/ZnO'ya dayalı benzer bir kendi kendine çalışan fotovoltaik gaz sensörü Hoffmann ve diğerleri tarafından rapor edilmiştir.160, 161 (Şekil 10b).Bu sensör, çalışma işlevini ayarlamak için bir dizi amin işlevli ZnO nanoparçacıkları ([3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoksisilan) (amino işlevli-SAM) ve tiyol ((3-merkaptopropil) işlevli bir dizi kullanılarak hazırlanabilir. NO2'nin (trimetoksisilan) (tiyol-fonksiyonelleştirilmiş-SAM)) seçici tespiti için hedef gazın oranı (Şekil 10b) 74,161.
Tip III cihazın yapısına dayalı, kendi kendine çalışan bir fotoelektrik gaz sensörü.Si/ZnO@CdS'ye dayalı, kendi gücüyle çalışan bir fotovoltaik gaz sensörü, kendi gücüyle çalışan algılama mekanizması ve güneş ışığı altında oksitlenmiş (O2) ve indirgenmiş (1000 ppm etanol) gazlara karşı sensör yanıtı;74b Si ZnO/ZnO sensörlerine ve ZnO SAM'ın terminal aminler ve tiyollerle işlevselleştirilmesinden sonra çeşitli gazlara karşı sensör tepkilerine dayalı kendinden beslemeli fotovoltaik gaz sensörü 161
Bu nedenle, tip III sensörlerin hassas mekanizmasını tartışırken, heterojonksiyon bariyerinin yüksekliğindeki değişikliği ve gazın taşıyıcı konsantrasyonunu etkileme kabiliyetini belirlemek önemlidir.Ek olarak, aydınlatma, kendi kendine çalışan gaz tespiti için umut verici olan, gazlarla reaksiyona giren fotojenere edilmiş taşıyıcılar üretebilir.
Bu literatür incelemesinde tartışıldığı gibi, sensör performansını iyileştirmek için birçok farklı MOS heteronano yapısı üretilmiştir.Web of Science veri tabanında çeşitli anahtar kelimeler (metal oksit kompozitleri, çekirdek-kılıf metal oksitleri, katmanlı metal oksitler ve kendi kendine çalışan gaz analizörleri) ve ayrıca ayırt edici özellikler (bolluk, hassasiyet/seçicilik, güç üretim potansiyeli, üretim) arandı. .Yöntem Bu üç cihazdan üçünün özellikleri Tablo 2'de gösterilmektedir. Yüksek performanslı gaz sensörleri için genel tasarım konsepti, Yamazoe tarafından önerilen üç ana faktör analiz edilerek tartışılmaktadır.MOS Heteroyapı Sensörleri için Mekanizmalar Gaz sensörlerini etkileyen faktörleri anlamak için çeşitli MOS parametreleri (örneğin, tane boyutu, çalışma sıcaklığı, kusur ve oksijen boşluk yoğunluğu, açık kristal düzlemler) dikkatle incelenmiştir.Sensörün algılama davranışı için de kritik olan cihaz yapısı ihmal edilmiş ve nadiren tartışılmıştır.Bu inceleme, üç tipik cihaz yapısı tipini tespit etmek için temel mekanizmaları tartışmaktadır.
Bir Tip I sensördeki algılama malzemesinin tane boyutu yapısı, üretim yöntemi ve heteroeklem sayısı, sensörün hassasiyetini büyük ölçüde etkileyebilir.Ayrıca, sensörün davranışı bileşenlerin molar oranından da etkilenir.Tip II cihaz yapıları (dekoratif heteronanoyapılar, çift katmanlı veya çok katmanlı filmler, HSSN'ler) iki veya daha fazla bileşenden oluşan en popüler cihaz yapılarıdır ve elektrota yalnızca bir bileşen bağlanır.Bu cihaz yapısı için, iletim kanallarının konumlarının ve bunların göreceli değişimlerinin belirlenmesi, algılama mekanizmasının çalışılmasında kritik öneme sahiptir.Tip II cihazlar birçok farklı hiyerarşik heteronano yapı içerdiğinden, birçok farklı algılama mekanizması önerilmiştir.Tip III duyusal yapıda, iletim kanalına heteroeklemde oluşan bir heteroeklem hakimdir ve algılama mekanizması tamamen farklıdır.Bu nedenle, hedef gazın tip III sensöre maruz kalmasından sonra heterojonksiyon bariyerinin yüksekliğindeki değişikliği belirlemek önemlidir.Bu tasarımla, güç tüketimini azaltmak için kendi kendine çalışan fotovoltaik gaz sensörleri yapılabilir.Bununla birlikte, mevcut üretim süreci oldukça karmaşık olduğundan ve hassasiyet, geleneksel MOS tabanlı kemo-dirençli gaz sensörlerinden çok daha düşük olduğundan, kendi kendine çalışan gaz sensörlerinin araştırmalarında hala çok fazla ilerleme var.
Hiyerarşik heteronano yapılara sahip gaz MOS sensörlerinin ana avantajları, hız ve daha yüksek hassasiyettir.Bununla birlikte, MOS gaz sensörlerinin bazı temel sorunları (örneğin, yüksek çalışma sıcaklığı, uzun vadeli kararlılık, zayıf seçicilik ve tekrarlanabilirlik, nem etkileri, vb.) hala mevcuttur ve pratik uygulamalarda kullanılmadan önce ele alınmaları gerekir.Modern MOS gaz sensörleri tipik olarak yüksek sıcaklıklarda çalışır ve çok fazla güç tüketir, bu da sensörün uzun vadeli kararlılığını etkiler.Bu sorunu çözmek için iki yaygın yaklaşım vardır: (1) düşük güçlü sensör çiplerinin geliştirilmesi;(2) düşük sıcaklıkta ve hatta oda sıcaklığında çalışabilen yeni hassas malzemelerin geliştirilmesi.Düşük güçlü sensör çiplerinin geliştirilmesine yönelik bir yaklaşım, seramik ve silikon bazlı mikro ısıtma plakaları üreterek sensörün boyutunu en aza indirmektir163.Seramik tabanlı mikro ısıtma plakaları sensör başına yaklaşık 50–70 mV tüketirken, optimize edilmiş silikon tabanlı mikro ısıtma plakaları sürekli olarak 300 °C163.164'te çalışırken sensör başına 2 mW kadar az tüketebilir.Yeni algılama malzemelerinin geliştirilmesi, çalışma sıcaklığını düşürerek güç tüketimini azaltmanın etkili bir yoludur ve ayrıca sensör kararlılığını iyileştirebilir.MOS'un boyutu, sensörün hassasiyetini artırmak için küçültülmeye devam ettikçe, MOS'un termal kararlılığı, sensör sinyalinde kaymaya neden olabilecek daha büyük bir zorluk haline gelir165.Ek olarak, yüksek sıcaklık, hetero-arayüzde malzemelerin difüzyonunu ve sensörün elektronik özelliklerini etkileyen karışık fazların oluşumunu teşvik eder.Araştırmacılar, uygun algılama malzemeleri seçilerek ve MOS heteronanoyapıları geliştirilerek sensörün optimum çalışma sıcaklığının azaltılabileceğini bildiriyorlar.Yüksek kristalli MOS heteronanoyapılarını imal etmek için düşük sıcaklıkta bir yöntem arayışı, kararlılığı geliştirmek için umut verici bir başka yaklaşımdır.
MOS sensörlerinin seçiciliği, hedef gazla farklı gazlar bir arada bulunduğundan, MOS sensörlerinin çoğu zaman birden fazla gaza duyarlı olması ve sıklıkla çapraz hassasiyet sergilemesi nedeniyle bir başka pratik sorundur.Bu nedenle, sensörün hedef gaza ve diğer gazlara seçiciliğini artırmak, pratik uygulamalar için kritik öneme sahiptir.Geçtiğimiz birkaç on yıl boyunca, seçim, eğitim vektörü nicemleme (LVQ), temel bileşen analizi (PCA) gibi hesaplamalı analiz algoritmalarıyla birlikte “elektronik burunlar (E-burun)” adı verilen gaz sensörleri dizileri oluşturarak kısmen ele alındı. vb.Cinsel sorunlar.Kısmi En Küçük Kareler (PLS), vb. 31, 32, 33, 34. İki ana faktör (algılama malzemesinin türüyle yakından ilişkili sensörlerin sayısı ve hesaplamalı analiz) elektronik burunların yeteneğini geliştirmek için kritik öneme sahiptir. gazları tanımlamak için 169.Bununla birlikte, sensör sayısını artırmak genellikle birçok karmaşık üretim sürecini gerektirir, bu nedenle elektronik burunların performansını iyileştirmek için basit bir yöntem bulmak kritik öneme sahiptir.Ek olarak, MOS'u diğer malzemelerle değiştirmek de sensörün seçiciliğini artırabilir.Örneğin, NP Pd ile modifiye edilmiş MOS'un iyi katalitik aktivitesi nedeniyle H2'nin seçici tespiti sağlanabilir.Son yıllarda, bazı araştırmacılar, boyut dışlama171,172 yoluyla sensör seçiciliğini geliştirmek için MOS MOF yüzeyini kapladı.Bu çalışmadan ilham alan materyal işlevselleştirme, bir şekilde seçicilik sorununu çözebilir.Ancak, doğru malzemeyi seçmek için daha yapılacak çok iş var.
Aynı koşullar ve yöntemler altında üretilen sensörlerin özelliklerinin tekrarlanabilirliği, büyük ölçekli üretim ve pratik uygulamalar için bir diğer önemli gerekliliktir.Tipik olarak, santrifüjleme ve daldırma yöntemleri, yüksek verimli gaz sensörleri üretmek için düşük maliyetli yöntemlerdir.Bununla birlikte, bu işlemler sırasında, hassas malzeme topaklanma eğilimi gösterir ve hassas malzeme ile alt tabaka arasındaki ilişki zayıflar68, 138, 168. Sonuç olarak, sensörün hassasiyeti ve kararlılığı önemli ölçüde bozulur ve performans tekrarlanabilir hale gelir.Püskürtme, ALD, darbeli lazer biriktirme (PLD) ve fiziksel buhar biriktirme (PVD) gibi diğer üretim yöntemleri, doğrudan desenli silikon veya alümina substratlar üzerinde iki katmanlı veya çok katmanlı MOS filmlerinin üretilmesine izin verir.Bu teknikler, hassas malzemelerin birikmesini önler, sensörün yeniden üretilebilirliğini sağlar ve düzlemsel ince film sensörlerinin büyük ölçekli üretiminin fizibilitesini gösterir.Bununla birlikte, bu düz filmlerin duyarlılığı, küçük spesifik yüzey alanları ve düşük gaz geçirgenlikleri nedeniyle genellikle 3D nano yapılı malzemelerden çok daha düşüktür41,174.Yapılandırılmış mikrodiziler üzerindeki belirli konumlarda MOS heteronanoyapılarını büyütmek ve hassas malzemelerin boyutunu, kalınlığını ve morfolojisini hassas bir şekilde kontrol etmek için yeni stratejiler, yüksek tekrarlanabilirlik ve hassasiyete sahip gofret seviyesi sensörlerin düşük maliyetli üretimi için kritik öneme sahiptir.Örneğin, Liu ve ark.174, belirli konumlarda yerinde Ni(OH)2 nanoduvarlar büyüterek yüksek verimli kristalitler üretmek için yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya birleşik bir strateji önerdi..Mikro brülörler için gofretler.
Ayrıca pratik uygulamalarda nemin sensör üzerindeki etkisinin de dikkate alınması önemlidir.Su molekülleri, sensör malzemelerindeki adsorpsiyon bölgeleri için oksijen molekülleri ile rekabet edebilir ve sensörün hedef gaz için sorumluluğunu etkileyebilir.Oksijen gibi, su da fiziksel absorpsiyon yoluyla bir molekül gibi davranır ve kimyasal absorpsiyon yoluyla çeşitli oksidasyon istasyonlarında hidroksil radikalleri veya hidroksil grupları şeklinde de bulunabilir.Ayrıca ortamın yüksek seviyeli ve değişken nemi nedeniyle sensörün hedef gaza güvenilir bir şekilde tepki vermesi büyük bir sorundur.Gaz ön-konsantrasyon177, nem kompanzasyonu ve çapraz reaktif kafes yöntemleri178 ve ayrıca kurutma yöntemleri179,180 gibi bu sorunu çözmek için çeşitli stratejiler geliştirilmiştir.Ancak bu yöntemler pahalıdır, karmaşıktır ve sensörün hassasiyetini azaltır.Nemin etkilerini bastırmak için birkaç ucuz strateji önerilmiştir.Örneğin, SnO2'yi Pd nanopartikülleri ile süslemek, adsorbe edilmiş oksijenin anyonik partiküllere dönüşümünü teşvik edebilirken, Sn02'yi NiO ve CuO gibi su molekülleri için yüksek afiniteye sahip malzemelerle işlevselleştirmek, su moleküllerine nemin bağımlılığını önlemenin iki yoludur..Sensörler 181, 182, 183. Ek olarak, hidrofobik yüzeyler oluşturmak için hidrofobik malzemeler kullanılarak nemin etkisi de azaltılabilir36,138,184,185.Bununla birlikte, neme dayanıklı gaz sensörlerinin geliştirilmesi hala erken bir aşamadadır ve bu sorunları ele almak için daha gelişmiş stratejiler gereklidir.
Sonuç olarak, MOS heteronanoyapıları oluşturularak algılama performansında (örneğin, duyarlılık, seçicilik, düşük optimum çalışma sıcaklığı) iyileştirmeler sağlanmış ve çeşitli gelişmiş algılama mekanizmaları önerilmiştir.Belirli bir sensörün algılama mekanizmasını incelerken, cihazın geometrik yapısı da dikkate alınmalıdır.Gaz sensörlerinin performansını daha da iyileştirmek ve gelecekte kalan zorlukların üstesinden gelmek için yeni algılama malzemelerine yönelik araştırmalar ve gelişmiş üretim stratejilerine yönelik araştırmalar gerekecektir.Sensör özelliklerinin kontrollü ayarlanması için, sensör malzemelerinin sentetik yöntemi ile heteronanoyapıların işlevi arasındaki ilişkiyi sistematik olarak oluşturmak gerekir.Ek olarak, modern karakterizasyon yöntemleri kullanılarak hetero-arayüzlerdeki yüzey reaksiyonlarının ve değişikliklerin incelenmesi, algı mekanizmalarını aydınlatmaya yardımcı olabilir ve heteronano yapılı malzemelere dayalı sensörlerin geliştirilmesi için öneriler sağlayabilir.Son olarak, modern sensör üretim stratejilerinin incelenmesi, endüstriyel uygulamaları için gofret seviyesinde minyatür gaz sensörlerinin üretilmesine izin verebilir.
Genzel, NN ve ark.Kentsel alanlarda astımlı çocuklarda iç mekan nitrojen dioksit düzeyleri ve solunum semptomları üzerine uzunlamasına bir çalışma.komşu.Sağlık bakış açısı.116, 1428–1432 (2008).


Gönderim zamanı: Kasım-04-2022