Pêşkeftina performansa bilind, senzorên gazê yên portable û piçûkkirî di warên çavdêriya jîngehê, ewlehî, tespîtkirina bijîjkî û çandiniyê de balê dikişîne.Di nav cûrbecûr amûrên tespîtkirinê de, senzorên gazê yên kemo-berxwedêr ên metal-oksît-nîvconductor (MOS) bijareya herî populer in ji bo sepanên bazirganî ji ber aramiya wan a bilind, lêçûna kêm, û hesasiyeta bilind.Yek ji nêzîkatiyên herî girîng ên ji bo baştirkirina performansa senzorê çêkirina heterojûnksiyonên MOS-ê yên nanosized (MOS-hetero-nanostructured) ji nanomaterialên MOS-ê ye.Lêbelê, mekanîzmaya hîskirinê ya senzorek MOS-a heteronanostructured ji ya senzorek gazê ya MOS-ê ya yekane cûda ye, ji ber ku ew pir tevlihev e.Performansa sensor ji hêla parametreyên cihêreng ve tê bandor kirin, di nav de taybetmendiyên laşî û kîmyewî yên materyalê hesas (wek mezinahiya genim, tîrêjiya kêmasiyê, û valahiyên oksîjenê yên materyal), germahiya xebitandinê, û avahiya amûrê.Ev vekolîn ji bo sêwirana senzorên gazê yên performansa bilind bi analîzkirina mekanîzmaya hîskirinê ya senzorên MOS-ê yên heterojen ên nanosazkirî çend têgînan pêşkêşî dike.Wekî din, bandora avahiya geometrîkî ya amûrê, ku ji hêla têkiliya di navbera materyalê hesas û elektrodê xebatê ve hatî destnîşankirin, tê nîqaş kirin.Ji bo lêkolîna behreya senzorê bi rêkûpêk, ev gotar mekanîzmaya giştî ya têgihîştina sê strukturên geometrîkî yên tîpîk ên cîhazên li ser bingeha materyalên cihêreng ên heteronanostructured destnîşan dike û nîqaş dike.Ev nihêrîn dê ji bo xwendevanên pêşerojê yên ku mekanîzmayên hesas ên senzorên gazê dixwînin û senzorên gazê yên performansa bilind pêşve dibin wekî rêberek xizmet bike.
Germbûna hewayê pirsgirêkek her ku diçe girantir e û pirsgirêkek cidî ya jîngehê ya cîhanî ye ku bextewariya mirov û zindiyan dixe metirsiyê.Inhalasyona gemarên gazê dikare bibe sedema gelek pirsgirêkên tenduristiyê yên wekî nexweşiya nefesê, kansera pişikê, leukemia û heta mirina pêşwext1,2,3,4.Ji 2012 heta 2016, bi mîlyonan mirov ji ber qirêjiya hewayê mirine, û her sal, bi mîlyaran mirov di bin kalîteya hewayê de ne5.Ji ber vê yekê, girîng e ku meriv senzorên gazê yên portable û piçûkkirî pêşve bixin ku dikarin di wextê rast de bertek û performansa tespîta bilind peyda bikin (mînak, hesasbûn, hilbijartî, aramî, û demên bersiv û başbûnê).Ji bilî çavdêriya hawirdorê, senzorên gazê di ewlehiyê6,7,8, tespîtên bijîjkî9,10, avjenî11 û warên din de12 rolek girîng dileyzin.
Heya nuha, gelek senzorên gazê yên gerguhêz ên ku li ser bingeha mekanîzmayên hestiyar ên cihêreng hatine destnîşan kirin, wekî senzorên 13,14,15,16,17,18, elektrokîmyayî19,20,21,22 û senzorên berxwedêr ên kîmyewî23,24.Di nav wan de, senzorên berxwedêr ên kîmyewî yên metal-oksît-nîvconductor (MOS) di sepanên bazirganî de ji ber îstîqrara xwe ya bilind û lêçûna wan ya kêm herî populer in25,26.Pîvana gemarê bi tenê bi tespîtkirina guhertina berxwedana MOS-ê dikare were destnîşankirin.Di destpêka salên 1960-an de, yekem senzorên gazê yên kemo-berxwedêr ên li ser bingeha fîlimên zirav ên ZnO hatine ragihandin, ku di warê vedîtina gazê de eleqeyek mezin peyda dike27,28.Îro, gelek MOS-ên cihêreng wekî materyalên hesas ên gazê têne bikar anîn, û ew dikarin li ser bingeha taybetmendiyên xwe yên laşî li du kategoriyan bêne dabeş kirin: MOS-n-type bi elektronan wekî barkêşên piraniyê û MOS-a-type bi kunên wekî barkêşên piraniyê.bargiran.Bi gelemperî, MOS-ya-p-yê ji MOS-ya-n-yê kêmtir populer e ji ber ku berteka înduktîf a MOS-ya-p-yê (Sp) li gorî koka çargoşe ya MOS-ya-n-yê (\(S_p = \sqrt { S_n}\ ) ) di heman texmînan de (mînak, heman avahiyek morfolojîk û heman guhertina di guheztina bandên li hewayê de) 29,30.Lêbelê, senzorên MOS-ê yên yek-bingeh hîn jî di sepanên pratîkî de bi pirsgirêkên wekî kêmasiya sînorê tespîtê, hesasiya kêm û hilbijartî re rû bi rû dimînin.Pirsgirêkên hilbijartî heta radeyekê dikarin bi afirandina rêzikên senzoran (bi navê "pozên elektronîkî") û tevlêkirina algorîtmayên analîza hesabkerî yên wekî quantîzasyona vektorê ya perwerdehiyê (LVQ), analîza pêkhateya sereke (PCA) û analîza çarçikên herî kêm ên qismî (PLS) werin çareser kirin31, 32, 33, 34, 35. Wekî din, hilberîna MOS32,36,37,38,39 kêm-alî (mînak nanomateryalên yek-dimensîyonî (1D), 0D û 2D), û her weha bikaranîna nanomaterialên din ( Mînak MOS40,41,42, nanoparçeyên metalê yên hêja (NP))43,44, nanomaterialên karbonê45,46 û polîmerên gerîdok47,48) ji bo afirandina heterojunctionên nanopîvan (ango, MOS-ya heteronanostructured) nêzîkatiyên din ên bijartî ne ji bo çareserkirina pirsgirêkên jorîn.Li gorî fîlimên MOS-ê yên qalind ên kevneşopî, MOS-a-dimensîyonî ya kêm bi qada rûbera taybetî ya bilind dikare cîhên çalaktir ji bo vegirtina gazê peyda bike û belavkirina gazê hêsan bike36,37,49.Wekî din, sêwirana heteronanostrukturên bingehîn ên MOS-ê dikare veguheztina barkêşê li heterointerface bêtir xweş bike, ku di encamê de ji ber fonksiyonên xebitandinê yên cihêreng di berxwedanê de guhertinên mezin çêdike50,51,52.Digel vê yekê, hin bandorên kîmyewî (mînak, çalakiya katalîtîk û reaksiyonên rûbera sînerjîkî) ku di sêwirana heteronanostrukturên MOS-ê de çêdibin jî dikarin performansa sensor çêtir bikin. performansa senzorê, senzorên kemo-berxwedêr ên nûjen bi gelemperî ceribandin û xeletiyê bikar tînin, ku dem-dixwe û bêbandor e.Ji ber vê yekê, girîng e ku meriv mekanîzmaya hîskirinê ya senzorên gazê yên bingeha MOS-ê fam bike ji ber ku ew dikare sêwirana senzorên rêwerzên performansa bilind rêber bike.
Di salên dawî de, senzorên gazê yên MOS bi lez pêş ketine û hin rapor li ser nanostrukturên MOS55,56,57, senzorên gazê yên germahiya odeyê58,59, materyalên senzorên MOS-ê yên taybetî60,61,62 û senzorên gazê yên taybetî63 hatine weşandin.Kaxezek vekolînê di Other Reviews de balê dikişîne ser ronîkirina mekanîzmaya hîskirinê ya senzorên gazê ku li ser bingeha taybetmendiyên fizîkî û kîmyayî yên MOS-ê yên xwerû, di nav de rola valahiyên oksîjenê 64, rola heteronanostructures 55, 65 û veguheztina barkirinê li heterointerfaces 66. Wekî din , gelek parametreyên din bandorê li performansa senzorê dikin, di nav de heterostruktur, mezinahiya genim, germahiya xebitandinê, tîrêjiya kêmasiyê, valahiyên oksîjenê, û tewra firokeyên krîstal ên materyalê hesas 25,67,68,69,70,71.72, 73. Lêbelê, avahiya geometrîkî ya amûrê (kêm tê gotin), ku ji hêla pêwendiya di navbera materyalê hîskirinê û elektroda xebatê ve hatî destnîşankirin, di heman demê de bi girîngî bandorê li hesasiyeta sensor74,75,76 dike (ji bo bêtir agahdarî li beşa 3 binêre) .Mînakî, Kumar et al.77 du senzorên gazê yên li ser bingeha heman materyalê ragihandin (mînak, senzorên gazê yên du qat li ser bingeha TiO2@NiO û NiO@TiO2) û di berxwedana gaza NH3 de ji ber geometrîyên cihêreng ên cîhazê guhertinên cihêreng dîtin.Ji ber vê yekê, dema ku mekanîzmayek hîskirina gazê tê analîz kirin, girîng e ku meriv strukturê amûrê bihesibîne.Di vê vekolînê de, nivîskar balê dikişînin ser mekanîzmayên vedîtina-based MOS-ê ji bo nanostrukturên cihêreng ên heterojen û strukturên cîhazê.Em bawer dikin ku ev vekolîn dikare wekî rêbernameyek ji xwendevanên ku dixwazin mekanîzmayên tespîtkirina gazê fam bikin û analîz bikin û dikare beşdarî pêşkeftina senzorên gazê yên performansa bilind a pêşerojê bibe.
Li ser hêjîrê.1a modela bingehîn a mekanîzmaya hestiyariya gazê li ser bingeha yek MOS-ê nîşan dide.Her ku germahî zêde dibe, vegirtina molekulên oksîjenê (O2) li ser rûyê MOS-ê dê elektronan ji MOS-ê bikişîne û celebên anyonîk (wek O2- û O-) çêbike.Dûv re, ji bo MOS-ya tîpa n-ya n-tîpek an qatek berhevkirina qulikê (HAL) ji bo MOS-ya P-tîpek tîrêjek kêmkirina elektronê (EDL) li ser rûyê MOS 15, 23, 78 çê dibe. Têkiliya di navbera O2 û MOS dibe sedem ku bandê gerîdeyê ya MOS-a rûerdê ber bi jor ve biçe û astengiyek potansiyel çêbike.Dûv re, dema ku senzor bi gaza armancê re tê xuyang kirin, gaza ku li ser rûyê MOS-ê tê kişandin bi celebên oksîjena îyonî re reaksiyonê dike, an elektronan dikişîne (gaza oksîjen) an jî elektronan dide (gazê kêm dike).Veguheztina elektronê di navbera gaza armanc û MOS-ê de dikare firehiya EDL an HAL30,81 eyar bike ku di encamê de di berxwedana giştî ya sensora MOS-ê de guherînek çêdibe.Mînakî, ji bo gazek kêmker, elektron dê ji gaza kêmker berbi MOS-a-n-type ve werin veguheztin, di encamê de EDL kêmtir û berxwedanek kêmtir dibe, ku wekî tevgera senzorê-n-type tête binav kirin.Berevajî vê, dema ku MOS-a-p-type li ber gazek kêmker a ku tevgera hesasiyeta p-type diyar dike, tê xuyang kirin, HAL piçûk dibe û berxwedan ji ber bexşîna elektronê zêde dibe.Ji bo gazên oksîdan, berteka sensor berevajî ya kêmkirina gazan e.
Mekanîzmayên tespîtkirina bingehîn ji bo MOS-ya n û tîpa P ji bo kêmkirin û oksîdkirina gazan b Faktorên sereke û taybetmendiyên fizîkî-kîmyayî an materyalî yên ku di senzorên gazê yên nîvconductor de têkildar in 89
Ji bilî mekanîzmaya tespîtkirina bingehîn, mekanîzmayên tespîtkirina gazê yên ku di senzorên gazê yên pratîkî de têne bikar anîn pir tevlihev in.Mînakî, karanîna rastîn a senzorek gazê divê li gorî hewcedariyên bikarhêner gelek hewcedariyên (wek hestiyar, hilbijartî, û aramî) bicîh bîne.Van hewcedariyên ji nêz ve bi taybetmendiyên fizîkî û kîmyewî yên materyalê hesas ve girêdayî ne.Mînakî, Xu et al.71 destnîşan kir ku senzorên li ser bingeha SnO2 hesasiyeta herî bilind digihîjin dema ku pîvana krîstal (d) du caran ji dirêjahiya Debye (λD) ya SnO271 wekhev an kêmtir be.Dema ku d ≤ 2λD, SnO2 bi tevayî piştî adsorbkirina molekulên O2 kêm dibe, û berteka senzorê ji gaza kêmker re herî zêde ye.Wekî din, cûrbecûr pîvanên din dikarin bandorê li performansa senzorê bikin, di nav de germahiya xebitandinê, kêmasiyên krîstal, û tewra balafirên krîstal ên xuyangkirî yên materyalê.Bi taybetî, bandora germahiya xebitandinê ji hêla pêşbaziya gengaz a di navbera rêjeyên adsorption û desorbasyona gaza armanc de, û her weha reaktîvîteya rûxê ya di navbera molekulên gazê yên adsorbed û perçeyên oksîjenê de tê rave kirin4,82.Bandora kêmasiyên krîstal bi naveroka valahiyên oksîjenê ve girêdayî ye [83, 84].Operasyona senzorê di heman demê de dikare ji reaktîvîteya cûda ya rûyên krîstal ên vekirî jî bandor bibe67,85,86,87.Balafirên krîstal ên vekirî yên bi tîrêjiya hindiktir kationên metal ên nekoordînasyonî yên bi enerjiyên bilindtir eşkere dikin, yên ku veguheztina rûvî û reaktîvîteyê pêşve dixin88.Tablo 1 çend faktorên sereke û mekanîzmayên têgihiştinê yên çêtir ên têkildar destnîşan dike.Ji ber vê yekê, bi sererastkirina van pîvanên materyalê, performansa tespîtkirinê dikare were çêtir kirin, û girîng e ku meriv faktorên sereke yên ku li ser performansa senzorê bandor dikin diyar bikin.
Yamazoe89 û Shimanoe et al.68,71 gelek lêkolîn li ser mekanîzmaya teorîkî ya têgihîştina senzorê kirin û sê faktorên sereke yên serbixwe yên ku bandorê li performansa senzorê dikin, bi taybetî fonksiyona receptorê, fonksiyona veguherîner û bikêrhatî pêşniyar kirin (Hêjî. 1b)..Fonksiyona receptorê behsa şiyana rûxara MOS-ê dike ku bi molekulên gazê re têkilî daynin.Ev fonksiyon ji nêz ve bi taybetmendiyên kîmyayî yên MOS-ê ve girêdayî ye û bi danasîna qebûlkerên biyanî (mînak, NP-yên metal û MOS-ên din) bi girîngî dikare were çêtir kirin.Fonksiyona veguherîner veguheztina reaksiyona di navbera gaz û rûyê MOS-ê de vediguhezîne nîşanek elektrîkî ya ku ji hêla sînorên genim ên MOS-ê ve serdest e.Bi vî rengî, fonksiyona hestî bi girîngî ji hêla mezinahiya parçika MOC û dendika receptorên biyanî ve tê bandor kirin.Katoch et.Wang et.Karûbar faktorek din a performansa senzorê ya sereke ye ku hebûna gazê li avahiya hundurê MOS-ê vedibêje.Ger molekulên gazê nikaribin bikevin hundir û bi MOS-a hundurîn re reaksiyonê bikin, dê hesasiyeta sensor kêm bibe.Kêrhatî ji nêz ve bi kûrahiya belavbûna gazek taybetî ve girêdayî ye, ku bi mezinahiya porê ya materyalê hîskirinê ve girêdayî ye.Sakai et al.92 hesasiyeta sansorê ya ji gazên tîrêjê re model kir û dît ku hem giraniya molekulê ya gazê û hem jî tîrêjiya porê ya parzûna senzorê bandorê li hesasiyeta senzorê li kûrahiyên belavkirina gazê yên cihêreng ên di membrana senzorê de dike.Gotûbêja li jor destnîşan dike ku senzorên gazê yên performansa bilind dikarin bi hevsengî û xweşbînkirina fonksiyona receptor, fonksiyona veguherîner, û bikêrhatî werin pêşve xistin.
Xebata jorîn mekanîzmaya têgihîştina bingehîn a MOS-ek yekane zelal dike û çend faktorên ku bandorê li performansa MOS-ê dikin nîqaş dike.Digel van faktoran, senzorên gazê yên ku li ser bingeha heterostrukturan têne çêkirin dikarin bi girîngî baştirkirina fonksiyonên senzor û receptor performansa sensor çêtir bikin.Wekî din, heteronanostructurs dikarin bi zêdekirina reaksiyonên katalîtîk, birêkûpêkkirina veguheztina bargiran, û afirandina deverên adsorpsiyonê bêtir performansa sensor çêtir bikin.Heya nuha, gelek senzorên gazê yên li ser bingeha heteronanostrukturên MOS-ê hatine lêkolîn kirin da ku mekanîzmayên ji bo hestiyariya zêdekirî nîqaş bikin95,96,97.Miller et al.55 çend mekanîzmayên ku îhtîmal e ku hesasiyeta heteronanostructures çêtir bikin, di nav de girêdayî rûber, navber-girêdayî, û struktur-girêdayî de bi kurtî.Di nav wan de, mekanîzmaya bihêzkirina-girêdayî navbeynkar pir tevlihev e ku hemî danûstendinên navberê di yek teoriyê de veşêre, ji ber ku senzorên cihêreng ên ku li ser materyalên heteronanostructured bingeh in (mînak, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, hwd.) dikarin werin bikar anîn. .girêka Schottky).Bi gelemperî, senzorên heteronanostructured-based MOS her gav du an bêtir mekanîzmayên senzorê yên pêşkeftî hene98,99,100.Bandora hevrêzî ya van mekanîzmayên amplifikasyonê dikare wergirtin û hilanîna îşaretên senzorê zêde bike.Ji ber vê yekê, têgihîştina mekanîzmaya têgihîştina senzoran a li ser bingeha materyalên nanostrukturî yên heterojen girîng e da ku ji lêkolîneran re bibe alîkar ku li gorî hewcedariyên xwe senzorên gazê yên jêrîn-jor pêşve bibin.Wekî din, strukturên geometrîkî yên cîhazê jî dikare bi girîngî bandorê li hesasiyeta senzorê 74, 75, 76 bike. Ji bo ku bi rêkûpêk behreya senzorê were analîz kirin, dê mekanîzmayên hîskirinê yên sê strukturên cîhazê yên ku li ser bingeha materyalên heteroanostrukturî yên cihêreng têne pêşkêş kirin. û li jêr nîqaş kirin.
Bi pêşkeftina bilez a sensorên gazê yên li ser bingeha MOS-ê, MOS-ên cûrbecûr yên hetero-nanosazkirî hatine pêşniyar kirin.Veguheztina barkirinê li heterointerface bi astên cûda Fermi (Ef) yên pêkhateyan ve girêdayî ye.Di heterointerface de, elektron ji aliyek bi Ef mezintir ber bi aliye din ve bi Ef piçûktir diçin heya ku astên wan ên Fermî digihîjin hevsengiyê, û kun, berevajî.Dûv re hilgirên li heterointerface tine dibin û tebeqeyek qelandî ava dikin.Gava ku senzor ji gaza armancê re tê xuyang kirin, giraniya hilgirê MOS-ê ya heteronanostructured, her weha bilindahiya astengiyê diguhezîne, bi vî rengî sînyala tespîtê zêde dike.Wekî din, rêbazên cûda yên çêkirina heteronanostructures dibe sedema têkiliyên cihêreng ên di navbera materyal û elektrodê de, ku rê li geometrîyên cihêreng ên cîhazê û mekanîzmayên hestiyar ên cihê digire.Di vê vekolînê de, em sê strukturên cîhaza geometrîkî pêşniyar dikin û mekanîzmaya hestiyariyê ji bo her avahiyek nîqaş dikin.
Her çend heterojunction di performansa tespîtkirina gazê de rolek pir girîng dileyze jî, geometriya cîhazê ya tevahiya senzorê jî dikare bi girîngî bandorê li tevgera tespîtê bike, ji ber ku cîhê kanala guheztina sensor pir bi geometriya cîhazê ve girêdayî ye.Sê geometrîyên tîpîk ên cîhazên MOS-ê yên heterojunction li vir têne nîqaş kirin, wekî ku di Xiflteya 2-ê de tê xuyang kirin. Di celebê yekem de, du girêdanên MOS-ê bi korfelaqî di navbera du elektrodê de têne belav kirin, û cîhê kanala guhêrbar ji hêla MOS-a sereke ve tê destnîşankirin, ya duyemîn jî avakirina nanostrukturên heterojen ên ji MOS-ên cihêreng, dema ku tenê MOSek bi elektrodê ve girêdayî ye.elektrod ve girêdayî ye, wê hingê kanala rêvebir bi gelemperî di hundurê MOS-ê de ye û rasterast bi elektrodê ve girêdayî ye.Di celebê sêyemîn de, du materyal bi du elektrodê ji hev veqetandî têne girêdan, ku amûrê bi heterojenek ku di navbera her du materyalan de pêk tê rêve dike.
Kevirek di navbera pêkhateyan de (mînak "SnO2-NiO") nîşan dide ku her du pêkhate bi tenê tevlihev in (cure I).Nîşanek "@" di navbera du girêdanan de (mînak "SnO2@NiO") destnîşan dike ku materyalê îskeleyê (NiO) ji bo strukturek senzorê ya celeb II bi SnO2 hatî xemilandin.Slash (mînak "NiO/SnO2") sêwirana sensorek celeb III nîşan dide.
Ji bo senzorên gazê yên li ser pêkhateyên MOS-ê, du hêmanên MOS-ê bi korfelaqî di navbera elektrodê de têne belav kirin.Gelek rêbazên çêkirinê ji bo amadekirina pêkhateyên MOS-ê hatine pêşve xistin, di nav de rêbazên sol-gel, hevbergirtin, hîdrotermal, elektrospinning û tevlihevkirina mekanîkî98,102,103,104.Di van demên dawî de, çarçoveyên metal-organîk (MOF), çînek materyalên birêkûpêk ên krîstal ên poroz ên ku ji navendên metal û girêdanên organîk pêk tê, wekî şablon ji bo çêkirina pêkhateyên MOS yên poroz105,106,107,108 têne bikar anîn.Hêjayî gotinê ye ku her çend rêjeya pêkhateyên MOS-ê yek be jî, taybetmendiyên hestiyariyê dema ku pêvajoyên hilberînê yên cûda bikar tînin dikarin pir cûda bibin. (Mo: Sn = 1:1.9) û dît ku rêbazên cuda yên çêkirinê dibin sedema hesasiyetên cihê.Shaposhnik et al.110 rapor kir ku reaksiyona SnO2-TiO2-a hev-hilweşînkirî ya ji H2-ya gazê re ji ya materyalên tevlihev ên mekanîkî cûda ye, tewra di heman rêjeya Sn/Ti de.Ev cûdahî çêdibe ji ber ku pêwendiya di navbera MOP û MOP-ê mezinahiya krîstalîtê de bi awayên cûrbecûr sentezkirinê re diguhere109,110.Dema ku mezinahî û şiklê genim di warê drav û celebê nîvconductor de lihevhatî bin, heke geometrîya têkiliyê neguhere 110 divê bersiv wekî xwe bimîne.Staerz et al.111 ragihand ku taybetmendiyên vedîtinê yên nanofiberên SnO2-Cr2O3 core-şehîn (CSN) û SnO2-Cr2O3 CSN-yên erdê hema hema yek in, ev pêşniyar dike ku morfolojiya nanofiber tu feydeyê nade.
Digel awayên cûda yên çêkirinê, celebên nîvconductor yên du MOSFET-ên cihêreng jî bandorê li hesasiyeta senzorê dikin.Ew dikare li du kategoriyan were dabeş kirin li gorî ka du MOSFET ji heman celebê nîvconductor in (nn an pp junction) an celebên cûda (pn junction).Gava ku senzorên gazê li ser pêkhateyên MOS-ê yên heman celebê têne çêkirin, bi guheztina rêjeya molarê ya du MOS-ê, taybetmendiya bersiva hesasiyetê naguhezîne, û hestiyariya senzorê li gorî hejmara nn- an pp-heterojunctionan diguhere.Dema ku yek pêkhateyek di pêkhateyê de serdest be (mînak 0,9 ZnO-0,1 SnO2 an 0,1 ZnO-0,9 SnO2), kanala veguheztinê ji hêla MOS-a serdest ve tê destnîşankirin, ku jê re kanala gihandina homojunction 92 tê gotin.Gava ku rêjeyên her du pêkhateyan berawird dikin, tê texmîn kirin ku kanala rêvekirinê ji hêla heterojunction98,102 ve serdest e.Yamazoe et al.112,113 ragihand ku devera heterokontakt a her du beşan dikare hesasiyeta senzorê pir baştir bike ji ber ku astengiya heterojunctionê ku ji ber fonksiyonên cûda yên xebitandinê yên pêkhateyan pêk tê, dikare bi bandor livîna dravê ya senzorê ya ku ji elektronan tê xuyang kirin kontrol bike.Gazên cihêreng ên derdorê 112,113.Li ser hêjîrê.Xiflteya 3a nîşan dide ku senzorên ku li ser bingeha strukturên hiyerarşîk ên fîbrî yên SnO2-ZnO bi naverokên ZnO yên cihêreng (ji 0 heya 10 mol% Zn) ve girêdayî dikarin bi bijartî etanolê tespît bikin.Di nav wan de, senzorek li ser bingeha fîberên SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) ji ber çêbûna hejmareke mezin ji heterojunctions û zêdebûna qada rûyê taybetî, ku fonksiyona veguherîner zêde kir û çêtir kir, hesasiyeta herî bilind nîşan da. hesasiyet 90 Lêbelê, digel zêdebûnek din a naveroka ZnO heya 10 mol.%, mîkrosaziya pêkhatî ya SnO2-ZnO dikare deverên aktîvkirina rûkalê pêça û hesasiyeta sensor kêm bike85.Meyleke wisa jî ji bo sansorên ku li ser bingeha pêkhateyên heterojunction NiO-NiFe2O4 pp bi rêjeyên Fe/Ni yên cihêreng têne dîtin (Hêl. 3b)114.
Wêneyên SEM yên fîberên SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) û bersiva senzorê ji gazên cihêreng ên bi giraniya 100 ppm li 260 °C;54b Bersivên senzorên ku li ser bingeha pêkhateyên NiO û NiO-NiFe2O4 yên safî yên li 50 ppm gazên cihêreng, 260 °C;114 (c) Diyagrama şematîk a hejmara girêkên di pêkhateya xSnO2-(1-x)Co3O4 de û reaksiyonên berxwedan û hestiyariyê yên pêkhateya xSnO2-(1-x)Co3O4 li ser 10 ppm CO, aceton, C6H6 û SO2 gaza di 350 °C de bi guhertina rêjeya molar ya Sn/Co 98
Pêkhateyên pn-MOS bi rêjeya atomî ya MOS115 ve girêdayî tevgerên hestiyariyê yên cihêreng nîşan didin.Bi gelemperî, tevgera hestiyar a pêkhateyên MOS-ê pir girêdayî ye ku MOS wekî kanala guheztinê ya bingehîn ji bo senzorê tevdigere.Ji ber vê yekê, pir girîng e ku meriv ji sedî pêkhatî û nanosaziya pêkhateyan diyar bike.Kim et.Wan dît ku tevgera senzora pêkhatî ya SnO2-Co3O4 bi kêmkirina rêjeya SnO2 (Wêne. 3c)98, ji tîpa n vediguhere tîpa P.Wekî din, senzorên serdest ên heterojunctionê (li ser bingeha 0,5 SnO2-0,5 Co3O4) ji bo C6H6 rêjeyên veguheztinê yên herî bilind li gorî senzorên serdest ên homojunction nîşan dan (mînak, senzorên SnO2 an Co3O4 bilind).Berxwedana bilind a cewherî ya senzora bingehîn a 0.5 SnO2-0.5 Co3O4 û jêhatîbûna wê ya mezin a modulkirina berxwedana giştî ya senzorê di hesasiyeta wê ya herî bilind de ji C6H6 re dibe alîkar.Digel vê yekê, kêmasiyên hevahengiya tîrêjê yên ku ji heteronavberên SnO2-Co3O4 derdikevin, dikarin ji bo molekulên gazê malperên adsorpsiyonê yên bijarte biafirînin, bi vî rengî bersiva sensor109,116 zêde bikin.
Ji bilî MOS-a-type-semiconductor, tevgera pêwendiya pêkhateyên MOS-ê jî bi karanîna kîmya MOS-117 dikare were xweş kirin.Huo et. H2.bersiv.Bersivên sensorê yên gazên CO, H2S û NH3 di xêza 4a117 de têne xuyang kirin.Di rêjeyên kêm Co/Sn de, gelek homojunctions li sînorên nanogrim SnO2±SnO2 çêdibin û bersivên n-type yên H2 nîşan didin (Hêl. 4b,c)115.Bi zêdebûna rêjeya Co/Sn heya 10 mol.%, li şûna homojunctions SnO2-SnO2, gelek heterojonctions Co3O4-SnO2 bi hevdemî pêk hatin (Hêjîr. 4d).Ji ber ku Co3O4 li hember H2 neçalak e, û SnO2 bi H2 re bi tundî reaksiyonê dike, reaksiyona H2 bi cureyên oksîjena îyonî bi giranî li ser rûyê SnO2117 pêk tê.Ji ber vê yekê, elektron berbi SnO2 ve diçin û Ef SnO2 berbi bandê veguhezîne, dema ku Ef Co3O4 neguherî dimîne.Wekî encamek, berxwedana senzorê zêde dibe, û destnîşan dike ku materyalên bi rêjeya Co/Sn-ya bilind tevgerên hestiyariyê yên tîpa-p nîşan didin (Hêjî. 4e).Berevajî vê, gazên CO, H2S û NH3 bi cureyên oksîjena îyonî yên li ser rûberên SnO2 û Co3O4 re tevdigerin û elektron ji gazê ber bi senzorê ve diçin, di encamê de bilindahiya asteng û hesasiyeta n-type kêm dibe (Hêjî. 4f)..Ev tevgera senzorê ya cihêreng ji ber reaksiyona cihêreng a Co3O4 bi gazên cihêreng ve ye, ku ji hêla Yin et al.118 .Bi heman awayî, Katoch et al.119 destnîşan kir ku pêkhateyên SnO2-ZnO ji H2 re hilbijartiyek baş û hesasiyeta bilind heye.Ev tevger diqewime ji ber ku atomên H dikarin bi hêsanî li pozîsyonên O-ya ZnO-yê werin girtin ji ber hîbrîdîzasyona bihêz a di navbera s-orbîtala H û p-orbîtala O de, ku dibe sedema metalîzasyona ZnO120,121.
xêzek berxwedana dînamîkî ya Co/Sn-10% ji bo gazên kêmker ên tîpîk ên wekî H2, CO, NH3 û H2S, b, c Co3O4/SnO2 diagrama mekanîzmaya hestiyariya pêkhatî ya ji bo H2 li % m kêm.Co/Sn, df Co3O4 Vedîtina mekanîzmaya H2 û CO, H2S û NH3 bi pêkhateyek Co/Sn/SnO2 bilind
Ji ber vê yekê, em dikarin bi hilbijartina rêbazên çêkirinê yên guncaw, kêmkirina mezinahiya genimê ya pêkhateyan, û xweşbînkirina rêjeya molar a pêkhateyên MOS-ê hesasiya senzora I-type çêtir bikin.Wekî din, têgihiştinek kûr a kîmyayê ya materyalê hesas dikare bijartiya senzorê bêtir zêde bike.
Strukturên senzorê yên Tîpa II avahiyek din a senzorê ya populer e ku dikare cûrbecûr materyalên nanosazkirî yên heterojen bikar bîne, di nav de yek nanomaterialek "master" û nanomaterialek duyemîn an sêyemîn jî.Mînakî, materyalên yek-alî an du-alî yên ku bi nanoparçeyan, core-şell (CS) û materyalên heteroanostrukturî yên pirreng hatine xemilandin, bi gelemperî di strukturên senzorê yên celeb II de têne bikar anîn û dê li jêr bi hûrgulî bêne nîqaş kirin.
Ji bo yekem materyalê heteronanostructure (heteronanostructure xemilandin), wekî ku di Fig. 2b (1) de tê xuyang kirin, kanalên guhezbar ên senzorê bi materyalek bingehîn ve têne girêdan.Ji ber pêkhatina heterojunctionan, nanoparçeyên guhertî dikarin cihên reaktîftir ji bo vegirtina gazê an vejandin peyda bikin, û hem jî dikarin wekî katalîzator tevbigerin da ku performansa hîskirinê çêtir bikin109,122,123,124.Yuan et.Gunawan et al.125. Sensorek acetone ya pir-bilind a ku li ser bingeha Au@α-Fe2O3-ya yek-dimensî ye hate pêşniyar kirin û hate dîtin ku hestiyariya senzorê bi aktîvkirina molekulên O2 wekî çavkaniya oksîjenê tê kontrol kirin.Hebûna NP-ên Au dikare wekî katalîzatorek tevbigere ku ji bo oksîjena acetonê veqetandina molekulên oksîjenê di oksîjena tîrêjê de pêşve dike.Encamên bi vî rengî ji hêla Choi et al.9 ku katalîzatorek Pt-ê hate bikar anîn da ku molekulên oksîjenê yên adsorbkirî li celebên oksîjenê yên yonîzekirî veqetîne û bersiva hesas a acetonê zêde bike.Di sala 2017-an de, heman tîmê lêkolînê destnîşan kir ku nanoparçeyên bimetalîk di katalîzasyonê de ji nanoparçeyên metalê yên hêja yên yekane pir bikêrtir in, wekî ku di Figure 5126 de tê xuyang kirin. mezinahiya navînî ji 3 nm kêmtir e.Dûv re, bi karanîna rêbaza elektrospinning, nanofiberên PtM@WO3 hatin bidestxistin ku ji bo acetone an jî H2S hestiyar û hilbijartî zêde bikin (Hêjîrê. 5b-g).Di van demên dawîn de, katalîzatorên yek atomê (SAC) di warê katalîzasyon û analîza gazê de performansa katalîtîk a hêja nîşan dane ji ber ku herî zêde karîgeriya karanîna atoman û strukturên elektronîkî yên birêkûpêk 127,128.Shin et al.129 Pt-SA nîtrîda karbonê ya lengerkirî (MCN), SnCl2 û nanopelên PVP wekî çavkaniyên kîmyewî bikar anîn da ku ji bo tespîtkirina gazê fîberên xêzkirî Pt@MCN@SnO2 amade bikin.Tevî naveroka pir kêm a Pt@MCN (ji 0,13% wt. ber 0,68 wt.%), performansa tespîtkirina formaldehyde ya gazê Pt@MCN@SnO2 ji nimûneyên referansê yên din (SnO2 paqij, MCN@SnO2 û Pt NPs@) çêtir e. SnO2)..Ev performansa vedîtina hêja dikare bi karbidestiya atomî ya herî zêde ya katalîzatorê Pt SA û vegirtina hindiktirîn a malperên çalak ên SnO2129 ve were girêdan.
Ji bo bidestxistina nanoparticles PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) rêbaza encapsulasyona bi Apoferrîtîn barkirî;Taybetmendiyên hestiyar ên gazê yên dînamîkî yên bd nanofiberên WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, û Pt-NiO@WO3 yên bêkêmasî;Mînakî, li ser taybetmendiyên hilbijartî yên senzorên nanofiber PtPd@WO3, PtRn@WO3 û Pt-NiO@WO3 ji 1 ppm gaza navber 126 ve girêdayî ye.
Wekî din, heterojunctionên ku di navbera materyalên îskeleyê û nanoparçeyan de têne çêkirin jî dikarin bi bandorkerî kanalên rêvekirinê bi mekanîzmayek modulasyona radîkal modul bikin da ku performansa sensor130,131,132 baştir bikin.Li ser hêjîrê.Xiflteya 6a taybetiyên senzorê yên nanotêlên safî SnO2 û Cr2O3@SnO2 yên ji bo kêmkirin û oksîdkirina gazan û mekanîzmayên senzorê yên têkildar nîşan dide131.Li gorî nanotêlên safî yên SnO2, berteka nanotêlên Cr2O3@SnO2 ji kêmkirina gazan re pir zêde dibe, di heman demê de berteka li gazên oksîjen xirabtir dibe.Van diyardeyan ji nêz ve bi kêmbûna herêmî ya kanalên guheztinê yên nanowirên SnO2 re di riya radîkal a heterojunctiona pn-ya çêkirî de têkildar in.Berxwedana senzorê bi guheztina firehiya EDL ya li ser rûbera nanotêlên safî yên SnO2 piştî rûbirûbûna gazên kêmkirin û oksîtkirinê bi tenê dikare were guheztin.Lêbelê, ji bo nanotêlên Cr2O3@SnO2, DEL-a destpêkê ya nanotêlên SnO2 di hewayê de li gorî nanotêlên safî yên SnO2 zêde dibe, û kanala rêgirtinê ji ber çêbûna heterojunctionê tê tepisandin.Ji ber vê yekê, dema ku senzor li ber gazek kêmker tê xuyang kirin, elektronên girtî di nav nanowirên SnO2 de têne berdan û EDL bi giranî kêm dibe, û di encamê de ji nanotêlên safî SnO2 hesasiyet bilindtir dibe.Berevajî vê, dema guheztina gazek oksîjenker, berfirehbûna DEL sînorkirî ye, di encamê de hestiyariyek kêm çêdibe.Encamên bersivên hestî yên bi vî rengî ji hêla Choi et al., 133 ve hatin dîtin ku tê de nanotêlên SnO2 yên ku bi nanoparçeyên WO3-ya p-tîpê hatine xemilandin, bertekek hestî ya girîng a kêmkirina gazan nîşan didin, di heman demê de senzorên SnO2 yên n-xemilandin hesasiyeta li hember gazên oksîdker çêtir kirine.Nanoparçeyên TiO2 (Hêl. 6b) 133. Ev encam bi giranî ji ber fonksiyonên cihêreng ên nanoparçeyên SnO2 û MOS (TiO2 an WO3) ye.Di nanoparçeyên tîpa p (n-type) de, kanala gihandina materyalê çarçovê (SnO2) di riya radîkal de berfereh dibe (an girêdide), û dûv re, di bin çalakiya kêmbûnê (an oksîdasyonê) de, bêtir berfireh dibe (an jî kurtkirin) ji kanala gihandina SnO2 - rib) ya gazê (Hêl. 6b).
Mekanîzmaya modulasyona radîkal a ku ji hêla LF MOS-ê ve hatî guheztin ve hatî çêkirin.Kurteyek bersivên gazê yên ji bo 10 ppm gazên kêmker û oksîjen ên li ser bingeha nanotêlên paqij ên SnO2 û Cr2O3@SnO2 û nexşeyên şematîkî yên mekanîzmaya hestiyariyê ya têkildar;û nexşeyên têkildar ên nanorodên WO3@SnO2 û mekanîzmaya tespîtkirinê133
Di cîhazên heterostrukturên dulayer û pirreng de, kanala rêvekirina amûrê ji hêla tebeqê (bi gelemperî tebeqeya jêrîn) rasterast bi elektrodê re têkiliyek serdest e, û heterojunction ku li navbeynkariya du qatan pêk tê dikare guheztina qata jêrîn kontrol bike. .Ji ber vê yekê, dema ku gaz bi qata jorîn re têkilî daynin, ew dikarin bi girîngî bandorê li kanalên guheztinê yên qata jêrîn û berxwedana 134 a cîhazê bikin.Mînakî, Kumar et al.77 ji bo NH3 tevgera berevajî ya TiO2@NiO û NiO@TiO2 du qat ragihandin.Ev cûdahî çêdibe ji ber ku kanalên guheztinê yên her du senzoran di qatên materyalên cihêreng de (bi rêzê, NiO û TiO2) serdest in, û dûv re jî guheztinên di kanalên guheztinê yên bingehîn de cûda ne77.
Heteronanostrukturên dulayer an pirreng bi gelemperî ji hêla sputtering, depokirina qata atomî (ALD) û santrîfugasyonê ve têne hilberandin56,70,134,135,136.Kûrahiya fîlimê û qada pêwendiya du materyalan dikare baş were kontrol kirin.Wêneyên 7a û b nanofilmên NiO@SnO2 û Ga2O3@WO3 nîşan didin ku ji bo vedîtina etanolê bi şûştinê hatine bidestxistin135,137.Lêbelê, van rêbazan bi gelemperî fîlimên darûz çêdikin, û ev fîlimên davî ji materyalên nanosazkirî yên 3D kêmtir hesas in ji ber qada rûya taybetî ya hindik û permebûna gazê.Ji ber vê yekê, stratejiyek qonax-avî ji bo çêkirina fîlimên dulayer ên bi hiyerarşiyên cihêreng jî hatiye pêşniyar kirin ku bi zêdekirina qada rûbera taybetî41,52,138 performansa têgihiştinê baştir bike.Zhu et al139 teknolojiyên sputter û hîdrotermal li hev kirin ku nanotelên ZnO yên pir rêzkirî li ser nanotêlên SnO2 (nanotelên ZnO@SnO2) ji bo tespîtkirina H2S hilberînin (Hêjî. 7c).Bersiva wê ya ji 1 ppm H2S re 1,6 qat ji ya senzorek ku li ser nanofilmên ZnO@SnO2 rijandine, zêdetir e.Liu et al.52 raporek senzorek H2S ya performansa bilind bi karanîna rêbazek hilweşandina kîmyewî ya du-gavekî di cîh de bikar tîne da ku nanostrukturên hiyerarşîk ên SnO2@NiO li dûv pîjkirina termal çêbike (Hêjî. 10d).Li gorî fîlimên dulaytê yên SnO2@NiO yên adetî, performansa hestiyariyê ya strûktûra hîyerarşîk a SnO2@NiO ji ber zêdebûna qada rûbera taybetî52,137 bi girîngî çêtir dibe.
Sensorê gazê du qat li ser bingeha MOS-ê ye.Nanofilm NiO@SnO2 ji bo tespîtkirina etanolê;137b Ga2O3@WO3 nanofilm ji bo tespîtkirina etanolê;135c Struktura hiyerarşîk a dulayera SnO2@ZnO ji bo tespîtkirina H2S pir ferman da;139d SnO2@NiO avahiyek hiyerarşîk a dulayer ji bo tespîtkirina H2S52.
Di cîhazên celeb II de ku li ser bingeha heteronanostructures-shell (CSHNs) têne çêkirin, mekanîzmaya hestyariyê tevlihevtir e, ji ber ku kanalên rêvekirinê bi şêlê hundur ve ne tixûbdar in.Hem riya çêkirinê û hem jî qalindahiya (hs) pakêtê dikare cîhê kanalên rêvebir diyar bike.Mînakî, dema ku rêbazên senteza jêrîn-ber bi jor ve têne bikar anîn, kanalên rêvekirinê bi gelemperî bi navika hundurîn ve têne sînordar kirin, ku di avahiyê de dişibihe strukturên cîhaza du-tebeq an pirreng (Wêne. 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu û hwd.144 ji bo bidestxistina CSHN NiO@α-Fe2O3 û CuO@α-Fe2O3 nêzîkatiyek jêrîn-jor ragihand ku bi danîna qatek NiO an CuO NPs li ser nanorodên α-Fe2O3 ku tê de kanala rêvekirinê ji hêla beşa navendî ve hatî sînordar kirin.(nanorod α-Fe2O3).Liu et al.142 di heman demê de bi ser ket ku kanala rêgirtinê ji beşa sereke ya CSHN TiO2 @ Si re sînordar bike bi vekirina TiO2 li ser rêzikên amadekirî yên nanowirên silicon.Ji ber vê yekê, tevgera hestiyariya wê (p-type an n-type) tenê bi celebê nîvconductor ya nanowire silicon ve girêdayî ye.
Lêbelê, piraniya senzorên bingehîn ên CSHN-ê hatine ragihandin (Wêne. 2b(4)) bi veguheztina tozên materyalê CS-ya sentezkirî li ser çîpê hatine çêkirin.Di vê rewşê de, riya rêvekirina senzorê ji hêla stûrahiya xanî (hs) ve tê bandor kirin.Koma Kim bandora hs li ser performansa tespîtkirina gazê lêkolîn kir û mekanîzmayek tespîtkirina muhtemel pêşniyar kir100,112,145,146,147,148. Tê bawer kirin ku du faktor beşdarî mekanîzmaya hestiyariyê ya vê avahiyê dibin: (1) modulasyona radîkal a EDL ya şêlê û (2) bandora rûxandina zeviya elektrîkê (Hêjîr. 8) 145. Lêkolîneran behs kirin ku kanala rêgirtinê ya hilgiran bi piranî bi qata şêlê ve girtî ye dema ku hs > λD ji qata şêlê145. Tê bawer kirin ku du faktor beşdarî mekanîzmaya hestiyariyê ya vê avahiyê dibin: (1) modulasyona radîkal a EDL ya şêlê û (2) bandora rûxandina zeviya elektrîkê (Hêjîr. 8) 145. Lêkolîneran behs kirin ku kanala rêgirtinê ya hilgiran bi piranî bi qata şêlê ve girtî ye dema ku hs > λD ji qata şêlê145. 145. λD оболочки145. Tê bawer kirin ku du faktor di mekanîzmaya têgihîştina vê avahiyê de cih digirin: (1) modulasyona radîkal a EDL ya şêlê û (2) bandora ronîkirina qada elektrîkê (Hêjî. 8) 145. Lêkolîneran destnîşan kirin ku dema ku hs > λD şêlên145, kanala gerîdeya hilgirê bi giranî bi şêlê ve tê sînordar kirin.Tê bawer kirin ku du faktor beşdarî mekanîzmaya tespîtkirina vê avahiyê dibin: (1) modulasyona radîkal a DEL ya şêlê û (2) bandora şilbûna qada elektrîkê (Hêjî. 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 > λD145 时，载流子的数量主要局限于壳层。 Исследователи отметили, что канал проводимости Когда hs > лD145 оболочки, количество носителей во bingehê xwe yê sînorkirî. Lekolînwanan destnîşan kir ku kanala rêgirtinê Dema ku hs > λD145 ya şêlê, hejmara hilgiran bi giranî ji hêla şêlê ve tê sînorkirin.Ji ber vê yekê, di modulasyona berxwedêr a senzorê de ku li ser bingeha CSHN-ê ye, modulasyona radîkal a pêlava DEL-ê serdest e (Wêne. 8a).Lêbelê, di hs ≤ λD ya şêlê de, perçeyên oksîjenê yên ku ji hêla şêlê ve têne vegirtin û heterojunctiona ku li heterojunction CS pêk tê bi tevahî ji elektronan qut dibin. Ji ber vê yekê, kanala rêvegirtinê ne tenê di hundurê qata şêlê de lê di heman demê de bi qismî di beşa bingehîn de cih digire, nemaze dema ku hs < λD ya qata şêlê ye. Ji ber vê yekê, kanala rêvegirtinê ne tenê di hundurê qata şêlê de lê di heman demê de bi qismî di beşa bingehîn de cih digire, nemaze dema ku hs < λD ya qata şêlê ye. Peyvên kanala provodimosti re ne bi tenê ye, lê ne tenê di nav rêzê de, ne tenê li ser hs < lD nermalava peyva. Ji ber vê yekê, kanala rêvegirtinê ne tenê di hundurê qata şêlê de, lê di heman demê de beşek jî di beşa bingehîn de, nemaze li hs < λD ya qata şêlê ye.因此，传导通道不仅位于壳层内部，而且部分位于芯部，尤其是当壳层瀌Dhs hs < λD 时. Name Ji ber vê yekê, kanala rêvegirtinê ne tenê di hundurê şêlê de, lê di heman demê de beşek jî di navokê de, nemaze li hs < λD ya şêlê ye.Di vê rewşê de, hem şêla elektronê ya bi tevahî qelandî û hem jî tebeqeya bingehîn a bi qismî kêmbûyî alîkariya modulkirina berxwedana tevahiya CSHN dikin, û di encamê de bandorek dûvika qada elektrîkê çêdibe (Hêjîrê. 8b).Hin lêkolînên din ji bo analîzkirina bandora hs-ê li şûna dûvikek zeviyek elektrîkî, têgîna perçeya qebareya EDL bikar anîne100,148.Bi girtina van her du beşdaran, modulasyona tevahî ya berxwedana CSHN digihîje nirxa xwe ya herî mezin dema ku hs bi qalikê λD re were berhev kirin, wekî ku di Fig. 8c de tê xuyang kirin.Ji ber vê yekê, hs-ya çêtirîn ji bo CSHN dikare nêzîkî şêlê λD be, ku bi çavdêriyên ezmûnî re hevaheng e99,144,145,146,149.Gelek lêkolînan destnîşan kirin ku hs jî dikarin bandorê li ser hestiyariya senzorên pn-heterojen-based CSHN bikin40,148.Li et al.148 û Bai et al.40 bi pergalî bandora hs-ê li ser performansa senzorên CSHN yên pn-heterojunction, yên wekî TiO2@CuO û ZnO@NiO, bi guheztina çerxa ALD ya pêçanê vekolîn.Wekî encamek, tevgera hestyarî bi zêdebûna hs40,148 re ji tîpa p-yê guherî n-type.Ev tevger ji ber vê yekê ye ku di destpêkê de (bi hejmarek sînorkirî ya çerxên ALD) heterostructurs dikarin wekî heteroanostrukturên guhezbar bêne hesibandin.Bi vî rengî, kanala rêvegirtinê ji hêla qata bingehîn (p-type MOSFET) ve tê sînorkirin, û senzor tevgera tespîtkirina tîpa p-yê destnîşan dike.Her ku hejmara çerxên ALD zêde dibe, qata pêçanê (n-type MOSFET) hema hema domdar dibe û wekî kanalek veguheztinê tevdigere, di encamê de hesasiyeta n-type pêk tê.Ji bo heteroanostrukturên şaxkirî yên pn 150,151 tevgerên veguherîna hestiyar ên bi heman rengî hatine ragihandin.Zhou et al.150 bi kontrolkirina naveroka Zn2SnO4 li ser rûyê nanotêlên Mn3O4, hesasiyeta heteroanostrukturên şaxkirî yên Zn2SnO4@Mn3O4 lêkolîn kirin.Dema ku li ser rûbera Mn3O4 nukleên Zn2SnO4 çê bûn, hesasiyeteke p-type hate dîtin.Digel zêdebûnek din a naveroka Zn2SnO4, senzor ku li ser bingeha heteroanostrukturên şaxkirî yên Zn2SnO4@Mn3O4 veguhezîne tevgera senzorê ya n-yê.
Danasînek têgehî ya mekanîzmaya senzorê ya du-fonksiyonel a nanowirên CS tê destnîşan kirin.a Modulasyona berxwedanê ya ji ber modulasyona radîkal a şêlên elektron-hilweşandî, b Bandora negatîf a smearkirinê li ser modulasyona berxwedanê, û c Modulasyona berxwedanê ya tevahî ya nanowirên CS ji ber hevgirtina her du bandoran 40
Di encamê de, senzorên celeb II gelek nanostrukturên hiyerarşîk ên cihêreng vedigirin, û performansa senzorê pir bi birêkûpêkkirina kanalên gerîdok ve girêdayî ye.Ji ber vê yekê, girîng e ku meriv pozîsyona kanala rêvekirinê ya senzorê kontrol bike û modelek MOS-a heteroanosazkirî ya maqûl bikar bîne da ku mekanîzmaya hestiyariyê ya dirêjkirî ya senzorên celeb II lêkolîn bike.
Strukturên senzorê yên Tîpa III ne pir gelemperî ne, û kanala rêgirtinê li ser bingeha heterojunctionê ye ku di navbera du nîvconductorên ku bi rêzê ve bi du elektrodê ve girêdayî ne.Strukturên cîhaza bêhempa bi gelemperî bi teknîkên mîkromakînekirinê têne wergirtin û mekanîzmayên hestiyariya wan ji du strukturên senzorê yên berê pir cûda ne.Kûreya IV ya senzorek Tîpa III bi gelemperî ji ber damezrandina heterojunctionê taybetmendiyên rastkirina tîpîk nîşan dide48,152,153.Kûçika taybetmendiya I-V ya heterojunctionek îdeal dikare bi mekanîzmaya termyonîkî ya veguheztina elektronê li ser bilindahiya berbenda heterojunctionê152,154,155 ve were diyar kirin.
ku Va voltaja biasê ye, A qada amûrê ye, k domdariya Boltzmann e, T germahiya mutleq e, q bargiraniya hilgirê ye, Jn û Jp bi rêzê dahûra qul û belavbûna elektronê ne.IS nihaya têrbûna berevajî nîşan dide, ku wekî: 152,154,155
Ji ber vê yekê, tevaya niha ya heterojunctionê ya pn bi guheztina giraniya barkêşan û guheztina bilindahiya astengiya heterojunctionê ve girêdayî ye, wekî ku di hevkêşeyên (3) û (4) 156 de têne xuyang kirin.
ku nn0 û pp0 di MOS-ya tîpa n (p-type) de kombûna elektronan (çal) ne, \(V_{bi}^0\) potansiyela çêkirî ye, Dp (Dn) rêjeya belavbûnê ye. elektron (çal), Ln (Lp) dirêjahiya belavbûna elektronan e (çal), ΔEv (ΔEc) guheztina enerjiyê ya bandê valence (benda rêvekirinê) li heterojunctionê ye.Her çend tîrêjiya niha bi tîrêjiya hilgirê re hevseng e jî, ew berevajî berevajî \(V_{bi}^0\) ye.Ji ber vê yekê, guhertina giştî ya di dendika heyî de bi tundî bi modulasyona bilindahiya astengiya heterojunction ve girêdayî ye.
Wekî ku li jor hatî behs kirin, çêkirina MOSFET-ên hetero-nanosazkirî (mînak, cîhazên celeb I û celeb II) dikare performansa senzorê, li şûna pêkhateyên kesane, bi girîngî baştir bike.Û ji bo cîhazên celeb III, bersiva heteronanostructure dikare ji du beşan48,153 an jî ji yek pêkhateyek76 bilindtir be, li gorî pêkhateya kîmyewî ya materyalê.Gelek rapor destnîşan kirin ku dema ku yek ji pêkhateyan ji gaza armancê 48,75,76,153 nehesas e, bersiva heteroanostrukturan ji ya yek pêkhateyê pir bilindtir e.Di vê rewşê de, gaza armanc dê tenê bi qata hesas re têkilî daynin û bibe sedema veguheztinek Ef ji qata hesas û guheztina bilindahiya astenga heterojunctionê.Dûv re dê heyama giştî ya cîhazê bi girîngî biguheze, ji ber ku ew li gorî hevkêşeyê bi bilindahiya astengiya heterojunctionê ve berevajî ve girêdayî ye.(3) û (4) 48,76,153.Lêbelê, gava ku hem pêkhateyên tîpa n û hem jî pêkhateyên p ji gaza armanc hesas in, performansa tespîtkirinê dikare di navberê de be.José et al.76 senzorek NO2 ya porez a NiO/SnO2 hilberand û dît ku hesasiyeta senzorê tenê ji ya senzora bingeha NiO bilindtir e, lê ji ya senzora bingeha SnO2 kêmtir e.sensor.Ev diyarde ji ber wê yekê ye ku SnO2 û NiO berovajî NO276 reaksiyonên xwe nîşan didin.Di heman demê de, ji ber ku her du pêkhate xwedan hesasiyetên gazê yên cihê ne, dibe ku ew xwedî heman meyla bin ku gazên oksîjen û kêmkirina gazê bibînin.Mînakî, Kwon et al.157 senzoreke gazê ya pn-heterojenction NiO/SnO2 bi şûştina bêserûber pêşniyar kir, wek ku di jimar 9a de tê nîşandan.Balkêş e ku senzora pn-heterojûnksiyona NiO/SnO2 heman meyla hesasiyetê ji bo H2 û NO2 nîşan da (Hêjîrê. 9a).Ji bo çareserkirina vê encamê, Kwon et al.157 bi awayekî sîstematîk vekolîn kir ku çawa NO2 û H2 hûrguliyên hilgirê diguherînin û \(V_{bi}^0\) her du materyalan bi karanîna taybetmendîyên IV û simulasyonên komputerê bi kar tînin (Hêjî. 9bd).Wêneyên 9b û c şiyana H2 û NO2 nîşan didin ku bi rêzdarî li ser bingeha p-NiO (pp0) û n-SnO2 (nn0) dendika hilgirê sensoran biguhezîne.Wan nîşan da ku pp0 ya p-type NiO di hawîrdora NO2 de hinekî guherî, dema ku ew di hawîrdora H2 de pir guherî (Wêne. 9b).Lêbelê, ji bo n-type SnO2, nn0 bi awayê berevajî tevdigere (Hêjîrê 9c).Li ser bingeha van encaman, nivîskaran destnîşan kirin ku dema ku H2 li ser senzorê li ser bingeha heterojunctiona NiO/SnO2 pn hate sepandin, zêdebûna nn0 bû sedema zêdebûna Jn, û \(V_{bi}^0\) bû sedema kêmbûna bersivê (Wêne. 9d).Piştî rûbirûbûna NO2, hem kêmbûnek mezin di nn0 de di SnO2 de û hem jî zêdebûnek piçûk di pp0 de di NiO de dibe sedema kêmbûnek mezin di \(V_{bi}^0\), ku zêdebûnek di bersiva hestî de misoger dike (Hêjî. 9d. ) 157 Di encamê de, guhertinên di konsantasyona hilgiran de û \(V_{bi}^0\) dibe sedema guhertinên di heyama giştî de, ku bêtir bandorê li şiyana tespîtkirinê dike.
Mekanîzmaya hîskirinê ya senora gazê li ser bingeha avahiya cîhaza Tîpa III ye.Mîkroskopiya elektronîkî ya şopandinê (SEM) dîmenên xaçerê, cîhaza nanokoilê p-NiO/n-SnO2 û taybetmendiyên senzorê yên senzora heterojunction nanocoil p-NiO/n-SnO2 li 200°C ji bo H2 û NO2;b , SEM-ya çargoşe ya c-cîhaz, û encamên simulasyonê yên amûrek bi p-NiO b-layer û n-SnO2 c-layer.Sensorê bp-NiO û senzora c n-SnO2 di hewaya zuwa de û piştî rûdana H2 û NO2 taybetmendiyên I-V dipîvin û li hev dikin.Nexşeya du-alî ya dendika b-holê ya di p-NiO de û nexşeyek c-elektronên di qata n-SnO2 de bi pîvanek rengîn bi karanîna nermalava Sentaurus TCAD ve hatî model kirin.d Encamên simulasyonê nexşeyek 3D ya p-NiO/n-SnO2 li hewaya hişk, H2 û NO2157 li hawîrdorê nîşan dide.
Ji bilî taybetmendiyên kîmyewî yên materyalê bixwe, strukturên cîhaza Tîpa III îhtîmala afirandina senzorên gazê yên xwebexş nîşan dide, ku bi cîhazên Tîpa I û Tîpa II ne gengaz e.Ji ber qada xweya elektrîkê (BEF), strukturên diodê yên heterojenction pn bi gelemperî têne bikar anîn da ku amûrên fotovoltaîk çêbikin û potansiyela çêkirina senzorên gazê yên fotoelektrîkî yên xweser li germahiya odeyê di bin ronahiyê de nîşan bidin74,158,159,160,161.BEF li heterointerface, ku ji ber cûdahiya di astên Fermi yên materyalan de çêdibe, di veqetandina cotên elektron-holê de jî dibe alîkar.Feydeya senzorek gazê ya fotovoltaîk a xwe-hêzdar xerckirina hêza wê ya kêm e ji ber ku ew dikare enerjiya ronahiya ronahiyê hilde û dûv re xwe an alavên din ên piçûk bêyî ku hewcedariya çavkaniyek hêzek derveyî hebe kontrol bike.Mînakî, Tanuma û Sugiyama162 heterojenên NiO/ZnO pn wekî hucreyên rojê çêkirine da ku senzorên CO2-ya polîkristalîn ên li ser bingeha SnO2 çalak bikin.Gad et al.74 sensorek gazê ya fotovoltaîk a xweser a ku li ser bingeha heterojunctionek Si/ZnO@CdS pn-ê ye, wekî ku di Fig. 10a de tê xuyang kirin ragihand.Nanotêlên ZnO yên beralîkirî rasterast li ser bingehên sîlîkonê yên celeb-p hatin mezin kirin da ku heterojenên Si/ZnO pn çêbikin.Dûv re nanoparçeyên CdS li ser rûyê nanowirên ZnO bi guherîna rûbera kîmyewî hatin guherandin.Li ser hêjîrê.10a ji bo O2 û etanolê encamên bersivê yên senzorê Si/ZnO@CdS-ya off-line nîşan dide.Di bin ronahiyê de, voltaja dorhêla vekirî (Voc) ji ber veqetandina cotên elektron-holê di dema BEP-ê de li heterointerface Si/ZnO bi jimareya dîodên girêdayî 74,161 re bi rêzî zêde dibe.Voc dikare bi hevkêşeyek were temsîl kirin.(5) 156,
ku ND, NA, û Ni bi rêzê de bi rêzê de mêzîna bexşan, qebûlker û hilgirên xwerû ne, û k, T, û q heman pîvan in ku di hevkêşana berê de ne.Dema ku dikevin ber gazên oksîdker, ew elektronan ji nanotêlên ZnO derdixin, ku dibe sedema kêmbûna \(N_D^{ZnO}\) û Voc.Berevajî vê, kêmkirina gazê di zêdebûna Voc de encam da (Hêjîrê 10a).Dema ku ZnO bi nanoparçeyên CdS ve tê xemilandin, elektronên wênekêşkirî yên di nanoparçeyên CdS de di nav bandê veguheztina ZnO de têne derzî kirin û bi gaza dorvekirî re têkildar dibin, bi vî rengî kargêriya têgihiştinê zêde dike74,160.Sensorek gazê ya fotovoltaîk a xweser-xweser a ku li ser bingeha Si / ZnO-yê ye ji hêla Hoffmann et al.160, 161 (Hêjîrê 10b).Ev sansor dikare bi karanîna rêzek nanoparçeyên ZnO yên fonksiyonelkirî yên amine ([3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane) (amino-functionalized-SAM) û thiol ((3-mercaptopropyl)-functionalized were amadekirin, da ku fonksiyona xebatê rast bike. gaza armanc ji bo vedîtina hilbijartî ya NO2 (trimethoxysilane) (tiol-functionalized-SAM)) (Hêjî. 10b) 74,161.
Sensorek gazê ya fotoelektrîkî ya xweser a ku li ser bingeha avahiya amûrek celeb III ye.Sensorek gaza fotovoltaîk a Xweser-hêza ku li ser bingeha Si/ZnO@CdS, mekanîzmaya hestiyariyê ya xwe-hêzdar û bersiva senzorê ji gazên oksîdekirî (O2) û kêmkirî (1000 ppm etanol) di bin tîrêja rojê de;74b Sensora gazê ya fotovoltaîk ya xweser-hêza ku li ser bingeha senzorên Si ZnO/ZnO û bersivên senzorê yên ji gazên cihêreng re piştî fonksiyonelkirina ZnO SAM bi amînên termînalê û tîolê ve girêdayî ye 161
Ji ber vê yekê, dema ku nîqaşkirina mekanîzmaya hesas a senzorên celeb III, girîng e ku meriv guheztina bilindahiya astengiya heterojunctionê û şiyana gazê ku bandorê li ser giraniya hilgirê bike diyar bike.Digel vê yekê, ronîkirin dikare hilgirên fotogenerasyonê yên ku bi gazan re reaksiyon dikin biafirîne, ku ev ji bo tespîtkirina gaza xwe-hêzdar sozdar e.
Wekî ku di vê vekolîna wêjeyê de hate nîqaş kirin, gelek heteronanostrukturên MOS-ê yên cihêreng hatine çêkirin ku performansa sensor çêtir bikin.Databasa Web of Science ji bo peyvên cihêreng (kompozîtên oksîdê metal, oksîtên metal ên navmalî, oksîtên metal ên qatkirî, û analîzkerên gazê yên xweser) û her weha taybetmendiyên cihêreng (pirbûn, hesasiyet / hilbijartî, potansiyela hilberîna hêzê, çêkirin) hate lêgerîn. .Rêbaz Taybetmendiyên sê ji van sê amûran di Tabloya 2-ê de têne xuyang kirin. Têgîna sêwirana giştî ya ji bo senzorên gazê yên performansa bilind bi analîzkirina sê faktorên sereke yên ku ji hêla Yamazoe ve hatine pêşniyar kirin tê nîqaş kirin.Mekanîzmayên ji bo Sensorên Heterostructure MOS Ji bo têgihîştina faktorên ku bandorê li senzorên gazê dikin, parametreyên MOS-ê yên cihêreng (mînak, mezinahiya genim, germahiya xebitandinê, kêmasî û tîrêjiya valahiya oksîjenê, balafirên krîstal ên vekirî) bi baldarî hatine lêkolîn kirin.Struktura cîhazê, ku di heman demê de ji bo tevgera hestiyar a senzorê jî krîtîk e, hate paşguh kirin û kêm caran hate nîqaş kirin.Vê vekolînê mekanîzmayên bingehîn ên ji bo tespîtkirina sê celeb tîpîk strukturên cîhazê nîqaş dike.
Struktura mezinahiya genim, rêbaza çêkirinê, û hejmara heterojunctionên maddeya hîskirinê di senzorek Tîpa I de dikare pir bandorê li hesasiyeta senzorê bike.Digel vê yekê, tevgera senzorê jî ji hêla rêjeya molar a pêkhateyan ve tê bandor kirin.Strukturên cîhaza Tîpa II (heteronanostrukturên xemilandî, fîlimên dulayer an pirreng, HSSN) strukturên amûrê yên herî populer in ku ji du an zêdetir hêmanan pêk tên, û tenê yek pêkhateyek bi elektrodê ve girêdayî ye.Ji bo vê avahiya cîhazê, destnîşankirina cîhê kanalên rêvekirinê û guheztinên têkildar ên wan di lêkolîna mekanîzmaya têgihîştinê de krîtîk e.Ji ber ku cîhazên celeb II gelek heteroanostrukturên hiyerarşîk ên cihêreng dihewîne, gelek mekanîzmayên hestiyariyê yên cihêreng hatine pêşniyar kirin.Di avahiyek hestî ya celeb III de, kanala rêvekirinê ji hêla heterojunctionek ku li heterojunctionê hatî çêkirin ve serdest e, û mekanîzmaya têgihîştinê bi tevahî cûda ye.Ji ber vê yekê, girîng e ku meriv guheztina bilindahiya astenga heterojunctionê piştî eşkerekirina gaza armancê ya li ser senzorê III-ê were destnîşankirin.Bi vê sêwiranê re, senzorên gazê yên fotovoltaîk ên xweser dikarin werin çêkirin da ku xerckirina hêzê kêm bikin.Lêbelê, ji ber ku pêvajoya çêkirinê ya heyî pir tevlihev e û hesas ji senzorên gazê yên kemo-berxwedêr ên kevneşopî yên MOS-ê pir kêmtir e, di lêkolîna senzorên gazê yên xweser de hîn jî gelek pêşkeftin heye.
Feydeyên sereke yên senzorên MOS-ê yên gazê yên bi heteroanostrukturên hiyerarşîk bilez û hesasiyeta bilind in.Lêbelê, hin pirsgirêkên sereke yên senzorên gaza MOS-ê (mînak, germahiya xebitandinê ya bilind, îstîqrara demdirêj, hilbijartî û dubarebûna nebaş, bandorên şilbûnê, hwd.) hîn jî hene û divê bêne çareser kirin berî ku ew di sepanên pratîkî de werin bikar anîn.Sensorên gazê yên MOS-a nûjen bi gelemperî di germahiyên bilind de dixebitin û gelek hêz vedixwin, ku bandorê li aramiya demdirêj a sensor dike.Ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê du nêzîkatiyên hevpar hene: (1) pêşkeftina çîpên sensorên hêza kêm;(2) pêşkeftina materyalên hesas ên nû ku dikarin li germahiya nizm an jî di germahiya odeyê de bixebitin.Nêzîkatiyek ji bo pêşkeftina çîpên senzorê yên kêm-hêza kêmkirina mezinahiya senzorê bi çêkirina plaqên mîkrogermkirinê yên li ser bingeha seramîk û silicon163 ye.Peleyên germkirinê yên mîkro yên bingehîn ên seramîk bi qasî 50-70 mV ji bo senzorê vedixwin, dema ku lewheyên germkirinê yên mîkro yên bingehîn ên siliconê xweşbînkirî dema ku bi domdarî li 300 °C163,164 bixebitin dikarin her senzorê bi qasî 2 mW bikar bînin.Pêşkeftina materyalên hestiyariyê yên nû rêgezek bi bandor e ku bi kêmkirina germahiya xebitandinê ve xerckirina hêzê kêm bike, û her weha dikare aramiya sensorê jî baştir bike.Gava ku mezinahiya MOS-ê kêm dibe da ku hesasiyeta senzorê zêde bike, aramiya termal a MOS-ê dijwartir dibe, ku dikare bibe sedema hejandina nîşana senzorê165.Wekî din, germahiya bilind belavbûna materyalan li heterointerface û avakirina qonaxên tevlihev dike, ku bandorê li taybetmendiyên elektronîkî yên senzorê dike.Lekolînwan radigihînin ku germahiya xebitandina optimum a senzorê dikare bi hilbijartina materyalên hestiyar ên maqûl û pêşxistina heteronanostrukturên MOS-ê were kêm kirin.Lêgerîna rêbazek germahiya nizm ji bo çêkirina heteronanostrukturên MOS-ê yên pir krîstal nêzîkatiyek din a sozdar e ku aramiyê baştir bike.
Hilbijartina senzorên MOS pirsgirêkek din a pratîkî ye ji ber ku gazên cihêreng bi gaza armancê re hevaheng in, dema ku senzorên MOS bi gelemperî ji zêdetirî yek gazê hesas in û bi gelemperî hestiyariya xaçê nîşan didin.Ji ber vê yekê, zêdekirina bijartina senzorê ji gaza armanc û hem jî gazên din re ji bo sepanên pratîkî krîtîk e.Di van çend dehsalên borî de, vebijark hinekî ji hêla avakirina rêzikên senzorên gazê yên bi navê "pozên elektronîkî (E-poz)" ve bi hev re digel algorîtmayên analîza hesabkerî yên wekî quantîzasyona vektorê ya perwerdehiyê (LVQ), analîza pêkhateya sereke (PCA) ve hatî çareser kirin. hwd. e.Pirsgirêkên cinsî.Çarçeyên Kêm ên Parî (PLS), hwd. 31, 32, 33, 34. Du faktorên sereke (hejmara sansoran, ku ji nêz ve bi cureyê materyalê hîskirinê ve girêdayî ne, û analîza hesabkerî) ji bo baştirkirina şiyana pozên elektronîkî girîng in. bo naskirina gazan169.Lêbelê, zêdekirina hejmara sensoran bi gelemperî gelek pêvajoyên hilberîna tevlihev hewce dike, ji ber vê yekê girîng e ku meriv rêbazek hêsan bibîne ku performansa pozên elektronîkî baştir bike.Wekî din, guheztina MOS-ê bi materyalên din re jî dikare hilbijartiya senzorê zêde bike.Mînakî, tespîtkirina hilbijartî ya H2 dikare ji ber çalakiya katalîtîk a baş a MOS-ê ku bi NP Pd ve hatî guheztin were bidestxistin.Di salên dawî de, hin lêkolîneran rûbera MOS MOF-ê xêz kirin da ku bijartiya senzorê bi veqetandina pîvanê171,172 çêtir bikin.Bi îlhama vê xebatê, fonksiyonelkirina materyalê dibe ku bi rengekî pirsgirêka hilbijartî çareser bike.Lêbelê, di hilbijartina materyalê rast de hîn gelek kar heye ku were kirin.
Dubarebûna taybetmendiyên senzorên ku di bin heman şert û rêbazan de têne çêkirin hewcedariyek din a girîng e ji bo hilberîna mezin û sepanên pratîkî.Bi gelemperî, rêbazên santrîfûjasyon û dakêşandinê rêbazên lêçûnek kêm in ji bo çêkirina senzorên gazê yên bilind.Lêbelê, di van pêvajoyan de, maddeya hesas ber bi kombûnê ve diçe û têkiliya di navbera maddeya hesas û substratê de qels dibe68, 138, 168. Wekî encamek, hesasiyet û îstîqrara senzorê pir xirab dibe, û performans dubare dibe.Rêbazên din ên çêkirinê yên wekî sputtering, ALD, depokirina lazerê ya pêlkirî (PLD), û hilweşandina vaporê ya laşî (PVD) dihêle ku meriv fîlimên MOS-ê yên dulayer an pirreng rasterast li ser binesazên silicon an alumina yên bi şeklê çêbike.Van teknîkan ji berhevkirina materyalên hesas dûr dixin, ji nû ve hilberandina senzorê piştrast dikin, û îmkana hilberîna mezin a senzorên fîlima tenik a plankirî destnîşan dikin.Lêbelê, hesasiyeta van fîlimên xêzan bi gelemperî ji ya materyalên nanosazkirî yên 3D pir kêmtir e ji ber rûbera wan a taybetî ya piçûk û derbasbûna gazê ya kêm41,174.Stratejiyên nû yên ji bo mezinkirina heteronanostrukturên MOS-ê li cihên taybetî yên li ser mîkroareyên birêkûpêk û bi tam kontrolkirina mezinahî, stûrbûn, û morfolojiya materyalên hesas ji bo çêkirina erzan-mesref a sensorên asta wafer-ê yên bi dubarebûn û hesasiyeta bilind krîtîk in.Mînakî, Liu et al.174 ji bo çêkirina krîstalîtên bilind-berbiçav bi mezinbûna nanodîwarên li cihê Ni(OH)2 li cîhên taybetî, stratejiyek ji jor- jêr û jêr-jor a hevbeş pêşniyar kir..Wafers ji bo microburners.
Digel vê yekê, di sepanên pratîkî de jî girîng e ku meriv bandora şilbûnê ya li ser senzorê bide ber çavan.Molekulên avê dikarin bi molekulên oksîjenê re ji bo cîhên adsorpsiyonê di materyalên senzorê de pêşbaziyê bikin û bandorê li berpirsiyariya senzorê ya ji bo gaza armanc bikin.Mîna oksîjenê, av jî wekî molekulek bi sorbasyona laşî tevdigere, û di heman demê de dikare di forma radîkalên hîdroksîl an komên hîdroksîl de li cîhêreng ên qereqolên oksîdasyonê bi kîmyosorbasyonê jî hebe.Digel vê yekê, ji ber asta bilind û nermiya guhêrbar a hawîrdorê, bersivek pêbawer a senzorê li gaza armanc pirsgirêkek mezin e.Gelek stratejiyên ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê hatine pêşve xistin, wek pêşdîtina gazê177, tezmînata şilbûnê û rêbazên lat-reaktîf178, û her weha rêbazên zuwakirinê179,180.Lêbelê, ev rêbaz biha ne, tevlihev in, û hesasiyeta senzorê kêm dikin.Gelek stratejiyên erzan hatine pêşniyar kirin ku bandorên şilbûnê bitepisînin.Mînakî, xemilandina SnO2 bi nanoparçeyên Pd dikare veguheztina oksîjena dorvekirî ya li perçeyên anionîk pêşve bixe, di heman demê de fonksiyonelkirina SnO2 bi materyalên ku bi molekulên avê re têkildar in, wek NiO û CuO, du rê ne ji bo pêşîgirtina girêdayîbûna şilbûnê ya bi molekulên avê..Sensor 181, 182, 183. Ji xeynî vê, bi karanîna materyalên hîdrofobîk ji bo avakirina rûberên hîdrofobîk36,138,184,185, bandora nemiyê jî dikare were kêm kirin.Lêbelê, pêşkeftina senzorên gazê yên berxwedêr hîna di qonaxek destpêkê de ye, û ji bo çareserkirina van pirsgirêkan stratejiyên pêşkeftî hewce ne.
Di encamnameyê de, çêtirkirinên di performansa tespîtkirinê de (mînak, hesasbûn, hilbijartî, germahiya xebitandinê ya kêm) bi afirandina heteronanostrukturên MOS-ê hatine bidestxistin, û mekanîzmayên cûda yên tespîtkirina çêtir hatine pêşniyar kirin.Dema ku mekanîzmaya hîskirinê ya senzorek taybetî dixwînin, pêdivî ye ku strukturên geometrîkî yên cîhazê jî bêne hesibandin.Lêkolîna li ser materyalên hestiyariyê yên nû û lêkolîna li ser stratejiyên çêkirina pêşkeftî dê hewce bike ku performansa senzorên gazê bêtir baştir bike û di pêşerojê de pirsgirêkên mayî çareser bike.Ji bo birêkûpêkkirina taybetmendiyên senzorê, pêdivî ye ku bi rêkûpêk têkiliyek di navbera rêbaza sentetîk a materyalên sensor û fonksiyona heteroanostrukturan de were çêkirin.Wekî din, lêkolîna reaksiyonên rûkal û guheztinên di heterointerfaces de bi karanîna rêbazên karakterîzasyona nûjen dikare bibe alîkar ku mekanîzmayên têgihiştina wan ronî bike û ji bo pêşkeftina senzoran li ser bingeha materyalên heteronanostructured pêşniyaran peyda bike.Di dawiyê de, lêkolîna stratejiyên çêkirina sensorên nûjen dibe ku ji bo sepanên wan ên pîşesaziyê destûr bide çêkirina senzorên gazê yên piçûk di asta wafer de.
Genzel, NN et al.Lêkolînek dirêj li ser astên nîtrojen dioksîtê hundurîn û nîşanên nefesê li zarokên bi astma li deverên bajarî.cînarî.Perspektîfa tenduristiyê.116, 1428–1432 (2008).
Dema şandinê: Nov-04-2022
