• इनडोर कार्बन मोनोअक्साइड कार्बन डाइअक्साइड मिथेन क्लोरीन र अन्य बहु-प्यारामिटर ग्यास डिटेक्टर अलार्म उपकरण

इनडोर कार्बन मोनोअक्साइड कार्बन डाइअक्साइड मिथेन क्लोरीन र अन्य बहु-प्यारामिटर ग्यास डिटेक्टर अलार्म उपकरण

उच्च प्रदर्शन, पोर्टेबल र लघु ग्यास सेन्सरहरूको विकासले वातावरणीय अनुगमन, सुरक्षा, चिकित्सा निदान र कृषिको क्षेत्रमा बढ्दो ध्यान प्राप्त गरिरहेको छ।विभिन्न पत्ता लगाउने उपकरणहरू मध्ये, धातु-अक्साइड-सेमिकन्डक्टर (MOS) केमो-प्रतिरोधी ग्यास सेन्सरहरू तिनीहरूको उच्च स्थिरता, कम लागत, र उच्च संवेदनशीलताको कारणले व्यावसायिक अनुप्रयोगहरूको लागि सबैभन्दा लोकप्रिय छनौट हो।सेन्सरको कार्यसम्पादनमा थप सुधार गर्न सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण दृष्टिकोणहरू मध्ये एक MOS न्यानोमेटेरियलहरूबाट nanosized MOS-आधारित heterojunctions (hetero-nanostructured MOS) को निर्माण हो।यद्यपि, हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्ड एमओएस सेन्सरको सेन्सिङ मेकानिजम एकल एमओएस ग्याँस सेन्सरको भन्दा फरक छ, किनकि यो धेरै जटिल छ।सेन्सर कार्यसम्पादन संवेदनशील सामग्रीको भौतिक र रासायनिक गुणहरू (जस्तै अनाजको आकार, दोष घनत्व, र सामग्री अक्सिजन खाली ठाउँहरू), सञ्चालन तापमान, र उपकरण संरचना सहित विभिन्न प्यारामिटरहरूद्वारा प्रभावित हुन्छ।यो समीक्षाले विषम नैनोस्ट्रक्चर्ड एमओएस सेन्सरहरूको सेन्सिङ मेकानिज्मको विश्लेषण गरेर उच्च प्रदर्शन ग्यास सेन्सरहरू डिजाइन गर्नका लागि धेरै अवधारणाहरू प्रस्तुत गर्दछ।थप रूपमा, उपकरणको ज्यामितीय संरचनाको प्रभाव, संवेदनशील सामग्री र काम गर्ने इलेक्ट्रोड बीचको सम्बन्धद्वारा निर्धारण गरिन्छ, छलफल गरिएको छ।सेन्सर व्यवहारलाई व्यवस्थित रूपमा अध्ययन गर्न, यस लेखले विभिन्न heteronanostructured सामग्रीहरूमा आधारित यन्त्रहरूको तीन विशिष्ट ज्यामितीय संरचनाहरूको धारणाको सामान्य संयन्त्र परिचय र छलफल गर्दछ।यस सिंहावलोकनले ग्यास सेन्सरहरूको संवेदनशील संयन्त्रहरू अध्ययन गर्ने र उच्च प्रदर्शन ग्यास सेन्सरहरू विकास गर्ने भविष्यका पाठकहरूका लागि मार्गनिर्देशनको रूपमा काम गर्नेछ।
वायु प्रदूषण एक बढ्दो गम्भीर समस्या र एक गम्भीर विश्वव्यापी पर्यावरणीय समस्या हो जसले मानिसहरू र जीवित प्राणीहरूको कल्याणलाई खतरामा पार्छ।ग्यासयुक्त प्रदूषकहरूको सासले श्वासप्रश्वाससम्बन्धी रोग, फोक्सोको क्यान्सर, ल्युकेमिया र अकाल मृत्युसमेत हुने जस्ता स्वास्थ्य समस्याहरू निम्त्याउन सक्छ।2012 देखि 2016 सम्म, वायु प्रदूषणबाट लाखौं मानिसहरूको मृत्यु भएको रिपोर्ट गरिएको थियो, र प्रत्येक वर्ष, अरबौं मानिसहरू खराब वायु गुणस्तरको सम्पर्कमा आएका थिए।तसर्थ, पोर्टेबल र मिनिएचराइज्ड ग्यास सेन्सरहरू विकास गर्न महत्त्वपूर्ण छ जसले वास्तविक-समय प्रतिक्रिया र उच्च पत्ता लगाउने कार्यसम्पादन (जस्तै, संवेदनशीलता, चयनशीलता, स्थिरता, र प्रतिक्रिया र रिकभरी समय) प्रदान गर्न सक्छ।वातावरणीय अनुगमनको अतिरिक्त, ग्यास सेन्सरहरूले सुरक्षा6,7,8, चिकित्सा निदान 9,10, एक्वाकल्चर 11 र अन्य क्षेत्रहरूमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्।
आज सम्म, विभिन्न सेन्सिङ मेकानिजमहरूमा आधारित धेरै पोर्टेबल ग्यास सेन्सरहरू प्रस्तुत गरिएका छन्, जस्तै अप्टिकल13,14,15,16,17,18, इलेक्ट्रोकेमिकल19,20,21,22 र रासायनिक प्रतिरोधी सेन्सरहरू 23,24।तिनीहरू मध्ये, धातु-अक्साइड-सेमिकन्डक्टर (MOS) रासायनिक प्रतिरोधी सेन्सरहरू तिनीहरूको उच्च स्थिरता र कम लागत 25,26 को कारण व्यावसायिक अनुप्रयोगहरूमा सबैभन्दा लोकप्रिय छन्।प्रदूषक एकाग्रता MOS प्रतिरोधमा परिवर्तन पत्ता लगाएर मात्र निर्धारण गर्न सकिन्छ।1960 को प्रारम्भमा, ZnO पातलो फिल्महरूमा आधारित पहिलो केमो-प्रतिरोधी ग्यास सेन्सरहरू रिपोर्ट गरिएको थियो, जसले ग्यास पत्ता लगाउने क्षेत्रमा ठूलो चासो उत्पन्न गर्यो।आज, धेरै फरक MOS लाई ग्यास संवेदनशील सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र तिनीहरूलाई तिनीहरूको भौतिक गुणहरूको आधारमा दुई कोटिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: बहुसंख्यक चार्ज वाहकहरूको रूपमा इलेक्ट्रोनहरूसँग n-प्रकार MOS र बहुमत चार्ज वाहकहरूको रूपमा प्वालहरू भएको p-प्रकार MOS।चार्ज वाहकहरू।सामान्यतया, p-प्रकार MOS n-type MOS भन्दा कम लोकप्रिय छ किनभने p-type MOS (Sp) को आगमनात्मक प्रतिक्रिया n-प्रकार MOS (\(S_p = \sqrt {) को वर्गमूलसँग समानुपातिक हुन्छ। S_n}\ ) ) उही अनुमानहरूमा (उदाहरणका लागि, एउटै मोर्फोलॉजिकल संरचना र हावामा ब्यान्डहरूको झुकावमा समान परिवर्तन) 29,30।यद्यपि, एकल-आधार MOS सेन्सरहरूले अझै पनि समस्याहरू सामना गर्छन् जस्तै अपर्याप्त पहिचान सीमा, कम संवेदनशीलता र व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा चयनशीलता।सेन्सरहरूको एरेहरू ("इलेक्ट्रोनिक नोज" भनिन्छ) सिर्जना गरेर र तालिम भेक्टर क्वान्टाइजेसन (LVQ), प्रिन्सिपल कम्पोनेन्ट एनालिसिस (PCA), र आंशिक न्यूनतम वर्ग (PLS) विश्लेषण जस्ता कम्प्युटेसनल एनालिसिस एल्गोरिदमहरू समावेश गरेर चयनात्मक समस्याहरूलाई केही हदसम्म सम्बोधन गर्न सकिन्छ। 32, 33, 34, 35। साथै, कम-आयामी MOS32,36,37,38,39 को उत्पादन (जस्तै एक-आयामी (1D), 0D र 2D न्यानोमटेरियलहरू), साथै अन्य न्यानो सामग्रीहरूको प्रयोग ( जस्तै MOS40,41,42, नोबल मेटल न्यानो पार्टिकल्स (NPs))43,44, कार्बन nanomaterials45,46 र कन्डक्टिव पोलिमर 47,48) न्यानोस्केल हेटेरोजंक्शनहरू सिर्जना गर्न (अर्थात्, हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्ड MOS) माथिको समस्याहरू समाधान गर्न अन्य रुचाइएको दृष्टिकोणहरू हुन्।परम्परागत बाक्लो MOS चलचित्रहरूसँग तुलना गर्दा, उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्रको साथ कम-आयामी MOS ले ग्यास शोषणको लागि थप सक्रिय साइटहरू प्रदान गर्न सक्छ र ग्यास फैलावट36,37,49 लाई सुविधा दिन्छ।थप रूपमा, MOS-आधारित heteronanostructures को डिजाइनले heterointerface मा वाहक यातायातलाई थप ट्युन गर्न सक्छ, विभिन्न अपरेटिङ प्रकार्यहरू 50,51,52 को कारण प्रतिरोधमा ठूलो परिवर्तनको परिणामस्वरूप।थप रूपमा, MOS heteronanostructures को डिजाइनमा हुने केही रासायनिक प्रभावहरू (जस्तै, उत्प्रेरक गतिविधि र synergistic सतह प्रतिक्रियाहरू) ले पनि सेन्सर प्रदर्शन सुधार गर्न सक्छ। सेन्सर प्रदर्शन, आधुनिक केमो-प्रतिरोधी सेन्सरहरूले सामान्यतया परीक्षण र त्रुटि प्रयोग गर्दछ, जुन समय-उपभोग र अक्षम छ।त्यसैले, MOS आधारित ग्यास सेन्सरहरूको सेन्सिङ मेकानिजम बुझ्न महत्त्वपूर्ण छ किनकि यसले उच्च प्रदर्शन दिशात्मक सेन्सरहरूको डिजाइनलाई मार्गदर्शन गर्न सक्छ।
हालैका वर्षहरूमा, MOS ग्यास सेन्सरहरू द्रुत रूपमा विकसित भएका छन् र MOS nanostructures55,56,57, कोठाको तापमान ग्यास सेन्सर 58,59, विशेष MOS सेन्सर सामग्री 60,61,62 र विशेषता ग्यास सेन्सरहरू63 मा केही रिपोर्टहरू प्रकाशित भएका छन्।अन्य समीक्षाहरूमा एउटा समीक्षा पेपरले MOS को आन्तरिक भौतिक र रासायनिक गुणहरूमा आधारित ग्यास सेन्सरहरूको सेन्सिङ मेकानिजमलाई स्पष्ट पार्ने कुरामा केन्द्रित छ, जसमा अक्सिजन रिक्तता 64 को भूमिका, हेटेरोनानोस्ट्रक्चर 55, 65 र हेटेरोइन्टरफेस 66 मा चार्ज ट्रान्सफरको भूमिका समावेश छ। , धेरै अन्य मापदण्डहरूले सेन्सरको कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ, जसमा हेटरोस्ट्रक्चर, ग्रेन साइज, सञ्चालन तापक्रम, दोष घनत्व, अक्सिजन खाली ठाउँहरू, र संवेदनशील सामग्रीको खुला क्रिस्टल प्लेनहरू 25,67,68,69,70,71 समावेश छन्।72, 73. यद्यपि, सेन्सिङ सामाग्री र काम गर्ने इलेक्ट्रोड बीचको सम्बन्ध द्वारा निर्धारण गरिएको उपकरणको (विरलै उल्लेख गरिएको) ज्यामितीय संरचनाले पनि सेन्सरको संवेदनशीलतालाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ74,75,76 (थप विवरणहरूको लागि खण्ड 3 हेर्नुहोस्) ।उदाहरणका लागि, कुमार आदि।77 ले एउटै सामग्रीमा आधारित दुई ग्यास सेन्सरहरू रिपोर्ट गर्‍यो (जस्तै, TiO2@NiO र NiO@TiO2 मा आधारित दुई-तह ग्यास सेन्सरहरू) र विभिन्न उपकरण ज्यामितिहरूको कारण NH3 ग्यास प्रतिरोधमा फरक परिवर्तनहरू अवलोकन गर्‍यो।त्यसकारण, ग्यास-सेन्सिङ संयन्त्रको विश्लेषण गर्दा, उपकरणको संरचनालाई ध्यानमा राख्नु महत्त्वपूर्ण छ।यस समीक्षामा, लेखकहरूले विभिन्न विषम नानोस्ट्रक्चरहरू र उपकरण संरचनाहरूको लागि MOS-आधारित पत्ता लगाउने संयन्त्रहरूमा फोकस गर्छन्।हामी विश्वास गर्छौं कि यस समीक्षाले ग्यास पत्ता लगाउने संयन्त्रहरू बुझ्न र विश्लेषण गर्न चाहने पाठकहरूको लागि मार्गदर्शकको रूपमा काम गर्न सक्छ र भविष्यमा उच्च प्रदर्शन ग्यास सेन्सरहरूको विकासमा योगदान गर्न सक्छ।
अंजीर मा।1a ले एकल MOS मा आधारित ग्यास सेन्सिङ मेकानिजमको आधारभूत मोडेल देखाउँछ।तापक्रम बढ्दै जाँदा, MOS सतहमा अक्सिजन (O2) अणुहरूको अवशोषणले MOS बाट इलेक्ट्रोनहरू आकर्षित गर्नेछ र एनियोनिक प्रजातिहरू (जस्तै O2- र O-) बनाउँछ।त्यसपछि, एन-टाइप एमओएसको लागि इलेक्ट्रोन डिप्लेसन लेयर (ईडीएल) वा पी-टाइप एमओएसका लागि होल एक्युमुलेशन लेयर (एचएएल) त्यसपछि एमओएस १५, २३, ७८ को सतहमा बनाइन्छ। O2 र बीचको अन्तरक्रिया। MOS ले सतह MOS को कन्डक्शन ब्यान्डलाई माथितिर झुकाउन र सम्भावित बाधा बनाउँछ।पछि, जब सेन्सर लक्षित ग्यासको सम्पर्कमा आउँछ, MOS को सतहमा सोखिएको ग्यासले आयनिक अक्सिजन प्रजातिहरूसँग प्रतिक्रिया गर्दछ, या त इलेक्ट्रोनहरू (अक्सिडाइजिंग ग्यास) आकर्षित गर्दछ वा इलेक्ट्रोनहरू दान गर्दछ (ग्यास घटाउँदै)।लक्षित ग्यास र MOS बीचको इलेक्ट्रोन स्थानान्तरणले EDL वा HAL30,81 को चौडाइ समायोजन गर्न सक्छ जसको परिणामस्वरूप MOS सेन्सरको समग्र प्रतिरोधमा परिवर्तन हुन्छ।उदाहरणका लागि, घटाउने ग्यासको लागि, इलेक्ट्रोनहरूलाई घटाउने ग्यासबाट एन-टाइप MOS मा स्थानान्तरण गरिनेछ, जसको परिणामस्वरूप कम EDL र कम प्रतिरोध, जसलाई n-प्रकार सेन्सर व्यवहार भनिन्छ।यसको विपरित, जब एक p-प्रकार MOS ले घटाउने ग्यासको सम्पर्कमा आउँछ जसले p-प्रकारको संवेदनशीलता व्यवहारलाई निर्धारण गर्छ, HAL संकुचित हुन्छ र इलेक्ट्रोन दानका कारण प्रतिरोध बढ्छ।अक्सिडाइजिङ ग्याँसहरूको लागि, सेन्सर प्रतिक्रिया ग्यासहरू घटाउनको लागि विपरीत छ।
एन-टाइप र पी-टाइप MOS को लागि आधारभूत पत्ता लगाउने संयन्त्रहरू कम गर्न र अक्सिडाइज गर्ने ग्यासहरू b मुख्य कारकहरू र सेमीकन्डक्टर ग्याँस सेन्सरहरूमा संलग्न भौतिक-रासायनिक वा सामग्री गुणहरू 89
आधारभूत पत्ता लगाउने संयन्त्र बाहेक, व्यावहारिक ग्यास सेन्सरहरूमा प्रयोग हुने ग्यास पत्ता लगाउने संयन्त्रहरू धेरै जटिल छन्।उदाहरणका लागि, ग्यास सेन्सरको वास्तविक प्रयोगले प्रयोगकर्ताको आवश्यकता अनुसार धेरै आवश्यकताहरू (जस्तै संवेदनशीलता, चयनशीलता र स्थिरता) पूरा गर्नुपर्छ।यी आवश्यकताहरू संवेदनशील सामग्रीको भौतिक र रासायनिक गुणहरूसँग नजिकबाट सम्बन्धित छन्।उदाहरणका लागि, Xu et al.71 ले प्रदर्शन गर्‍यो कि SnO2 आधारित सेन्सरहरूले उच्चतम संवेदनशीलता प्राप्त गर्दछ जब क्रिस्टल व्यास (d) SnO271 को Debye लम्बाइ (λD) भन्दा दुई गुणा बराबर वा कम हुन्छ।जब d ≤ 2λD, SnO2 O2 अणुहरूको शोषण पछि पूर्ण रूपमा समाप्त हुन्छ, र घटाउने ग्यासमा सेन्सरको प्रतिक्रिया अधिकतम हुन्छ।यसको अतिरिक्त, विभिन्न अन्य प्यारामिटरहरूले सेन्सर प्रदर्शनलाई असर गर्न सक्छ, सञ्चालन तापमान, क्रिस्टल दोषहरू, र सेन्सिङ सामग्रीको खुला क्रिस्टल विमानहरू समेत।विशेष गरी, अपरेटिङ तापमानको प्रभाव लक्षित ग्यासको शोषण र desorption को दरहरू बीचको सम्भावित प्रतिस्पर्धा द्वारा व्याख्या गरिएको छ, साथै सोखिएको ग्यास अणुहरू र अक्सिजन कणहरू 4,82 बीचको सतह प्रतिक्रिया।क्रिस्टल दोषहरूको प्रभाव अक्सिजन रिक्त स्थानहरूको सामग्रीसँग जोडिएको छ [83, 84]।सेन्सरको सञ्चालनलाई खुल्ला क्रिस्टल अनुहारहरू67,85,86,87 को विभिन्न प्रतिक्रियाबाट पनि प्रभावित हुन सक्छ।कम घनत्वका साथ खुला क्रिस्टल विमानहरूले उच्च ऊर्जाको साथ अधिक असंयोजित धातु क्याशनहरू प्रकट गर्दछ, जसले सतह सोखन र प्रतिक्रियाशीलतालाई बढावा दिन्छ88।तालिका 1 धेरै मुख्य कारकहरू र तिनीहरूसँग सम्बन्धित सुधारिएको अवधारणात्मक संयन्त्रहरू सूचीबद्ध गर्दछ।त्यसकारण, यी सामग्री प्यारामिटरहरू समायोजन गरेर, पत्ता लगाउने कार्यसम्पादन सुधार गर्न सकिन्छ, र सेन्सर प्रदर्शनलाई असर गर्ने मुख्य कारकहरू निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण छ।
Yamazoe89 र Shimanoe et al.68,71 ले सेन्सर धारणाको सैद्धान्तिक संयन्त्रमा धेरै अध्ययनहरू प्रदर्शन गरे र सेन्सर कार्यसम्पादनलाई प्रभाव पार्ने तीनवटा स्वतन्त्र मुख्य कारकहरू, विशेष गरी रिसेप्टर प्रकार्य, ट्रान्सड्यूसर प्रकार्य, र उपयोगिता (चित्र 1b) प्रस्तावित गरे।।रिसेप्टर प्रकार्यले ग्याँस अणुहरूसँग अन्तरक्रिया गर्न एमओएस सतहको क्षमतालाई बुझाउँछ।यो प्रकार्य MOS को रासायनिक गुणहरूसँग घनिष्ठ रूपमा सम्बन्धित छ र विदेशी स्वीकारकर्ताहरू (उदाहरणका लागि, धातु NPs र अन्य MOS) परिचय गरेर उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सकिन्छ।ट्रान्सड्यूसर प्रकार्यले ग्यास र एमओएस सतह बीचको प्रतिक्रियालाई एमओएसको ग्रेन सीमाहरूद्वारा हावी भएको विद्युतीय संकेतमा रूपान्तरण गर्ने क्षमतालाई जनाउँछ।यसैले, संवेदी प्रकार्य MOC कण आकार र विदेशी रिसेप्टर्स को घनत्व द्वारा उल्लेखनीय रूपमा प्रभावित छ।Katoch et al.90 ले रिपोर्ट गर्‍यो कि ZnO-SnO2 nanofibrils को अनाजको आकारमा कमीले धेरै heterojunctions को गठन गर्यो र सेन्सर संवेदनशीलता बढ्यो, transducer कार्यक्षमता संग संगत।Wang et al.91 ले Zn2GeO4 को विभिन्न अनाज आकारहरू तुलना गरे र अन्न सीमाहरू परिचय गरेपछि सेन्सर संवेदनशीलतामा 6.5-गुणा वृद्धि प्रदर्शन गरे।उपयोगिता अर्को प्रमुख सेन्सर प्रदर्शन कारक हो जसले आन्तरिक MOS संरचनामा ग्यासको उपलब्धता वर्णन गर्दछ।यदि ग्यास अणुहरूले भित्री MOS सँग प्रवेश गर्न र प्रतिक्रिया गर्न सक्दैन भने, सेन्सरको संवेदनशीलता कम हुनेछ।उपयोगिता एक विशेष ग्यासको फैलावटको गहिराइसँग नजिकको सम्बन्ध छ, जुन सेन्सिङ सामग्रीको छिद्र आकारमा निर्भर गर्दछ।Sakai et al।92 ले फ्लु ग्यासहरूमा सेन्सरको संवेदनशीलता मोडेल गर्यो र पत्ता लगायो कि ग्यासको आणविक वजन र सेन्सर झिल्लीको छिद्र त्रिज्याले सेन्सर झिल्लीमा विभिन्न ग्यास प्रसार गहिराइमा सेन्सरको संवेदनशीलतालाई असर गर्छ।माथिको छलफलले देखाउँछ कि उच्च प्रदर्शन ग्याँस सेन्सरहरू सन्तुलन र रिसेप्टर प्रकार्य, ट्रान्सड्यूसर प्रकार्य, र उपयोगितालाई अनुकूलन गरेर विकास गर्न सकिन्छ।
माथिको कार्यले एकल MOS को आधारभूत धारणा संयन्त्रलाई स्पष्ट गर्दछ र MOS को कार्यसम्पादनलाई असर गर्ने धेरै कारकहरू छलफल गर्दछ।यी कारकहरू बाहेक, हेटेरोस्ट्रक्चरहरूमा आधारित ग्यास सेन्सरहरूले सेन्सर र रिसेप्टर कार्यहरूमा उल्लेखनीय सुधार गरेर सेन्सर प्रदर्शनलाई अझ सुधार गर्न सक्छ।थप रूपमा, हेटेरोनानोस्ट्रक्चरहरूले उत्प्रेरक प्रतिक्रियाहरू बृद्धि गरेर, चार्ज स्थानान्तरणलाई विनियमित गरेर, र थप शोषण साइटहरू सिर्जना गरेर सेन्सर प्रदर्शनलाई अझ सुधार गर्न सक्छ।आज सम्म, MOS heteronanostructures मा आधारित धेरै ग्यास सेन्सरहरू परिवर्धित सेन्सिङ 95,96,97 को लागि संयन्त्रहरू छलफल गर्न अध्ययन गरिएको छ।मिलर र अन्य।55 ले सतह-निर्भर, इन्टरफेस-निर्भर, र संरचना-निर्भर सहित हेटेरोनानोस्ट्रक्चरहरूको संवेदनशीलता सुधार गर्न सक्ने सम्भावित धेरै संयन्त्रहरू संक्षेप गरे।ती मध्ये, इन्टरफेस-निर्भर प्रवर्द्धन संयन्त्र एक सिद्धान्तमा सबै इन्टरफेस अन्तरक्रियाहरू कभर गर्न धेरै जटिल छ, किनकि हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्ड सामग्रीहरूमा आधारित विभिन्न सेन्सरहरू (उदाहरणका लागि, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, आदि) प्रयोग गर्न सकिन्छ। ।Schottky गाँठ)।सामान्यतया, MOS-आधारित heteronanostructured सेन्सरहरूले सधैं दुई वा बढी उन्नत सेन्सर संयन्त्रहरू 98,99,100 समावेश गर्दछ।यी एम्प्लीफिकेशन मेकानिजमहरूको सिनेर्जस्टिक प्रभावले सेन्सर संकेतहरूको रिसेप्शन र प्रशोधन बढाउन सक्छ।तसर्थ, विषम नैनोस्ट्रक्चर्ड सामग्रीहरूमा आधारित सेन्सरहरूको धारणाको संयन्त्र बुझ्न अनुसन्धानकर्ताहरूलाई उनीहरूको आवश्यकता अनुसार तल्लो-अप ग्यास सेन्सरहरू विकास गर्न मद्दत गर्न महत्त्वपूर्ण छ।थप रूपमा, यन्त्रको ज्यामितीय संरचनाले सेन्सर 74, 75, 76 को संवेदनशीलतालाई पनि महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्न सक्छ। सेन्सरको व्यवहारलाई व्यवस्थित रूपमा विश्लेषण गर्न, विभिन्न हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्ड सामग्रीहरूमा आधारित तीनवटा यन्त्र संरचनाहरूको सेन्सिङ मेकानिजमहरू प्रस्तुत गरिनेछ। र तल छलफल गरियो।
MOS आधारित ग्यास सेन्सरहरूको द्रुत विकासको साथ, विभिन्न hetero-nanostructured MOS प्रस्तावित गरिएको छ।heterointerface मा चार्ज स्थानान्तरण घटक को विभिन्न फर्मी स्तर (Ef) मा निर्भर गर्दछ।heterointerface मा, इलेक्ट्रोनहरू एक छेउबाट ठूलो Ef सँग अर्को छेउमा सानो Ef सँग सर्छन् जबसम्म तिनीहरूको फर्मी स्तर सन्तुलनमा पुग्दैन, र प्वालहरू, यसको विपरित।त्यसपछि heterointerface मा वाहकहरू समाप्त हुन्छन् र एक समाप्त तह बनाउँछ।एकपटक सेन्सर लक्षित ग्यासमा पर्दा, हेटेरोनानोस्ट्रक्चर गरिएको MOS वाहक एकाग्रता परिवर्तन हुन्छ, जस्तै अवरोध उचाइ, जसले पत्ता लगाउने संकेत बढाउँछ।थप रूपमा, हेटेरोनानोस्ट्रक्चरहरू निर्माण गर्ने विभिन्न विधिहरूले सामग्री र इलेक्ट्रोडहरू बीचको विभिन्न सम्बन्धहरू निम्त्याउँछ, जसले विभिन्न यन्त्र ज्यामितिहरू र विभिन्न सेन्सिङ मेकानिज्महरूमा नेतृत्व गर्दछ।यस समीक्षामा, हामी तीनवटा ज्यामितीय उपकरण संरचनाहरू प्रस्ताव गर्छौं र प्रत्येक संरचनाको लागि सेन्सिङ मेकानिजमको बारेमा छलफल गर्छौं।
यद्यपि heterojunctions ग्यास पत्ता लगाउने कार्यसम्पादनमा धेरै महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ, सम्पूर्ण सेन्सरको उपकरण ज्यामितिले पनि पत्ता लगाउने व्यवहारलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा प्रभाव पार्न सक्छ, किनकि सेन्सर कन्डक्शन च्यानलको स्थान उपकरण ज्यामितिमा अत्यधिक निर्भर हुन्छ।चित्र 2 मा देखाइए अनुसार heterojunction MOS यन्त्रहरूको तीन विशिष्ट ज्यामितिहरू यहाँ छलफल गरिएको छ। पहिलो प्रकारमा, दुई MOS जडानहरू अनियमित रूपमा दुई इलेक्ट्रोडहरू बीच वितरित हुन्छन्, र प्रवाहकीय च्यानलको स्थान मुख्य MOS द्वारा निर्धारण गरिन्छ, दोस्रो हो। बिभिन्न MOS बाट विषम नैनोस्ट्रक्चर को गठन, जबकि केवल एक MOS इलेक्ट्रोड संग जोडिएको छ।इलेक्ट्रोड जडान गरिएको छ, त्यसपछि प्रवाहकीय च्यानल सामान्यतया MOS भित्र अवस्थित हुन्छ र सीधा इलेक्ट्रोडसँग जोडिएको हुन्छ।तेस्रो प्रकारमा, दुई सामग्रीहरू दुई इलेक्ट्रोडहरूमा अलग-अलग जोडिएका छन्, दुई सामग्रीहरू बीच बनेको हेटरोजंक्शन मार्फत उपकरणलाई मार्गदर्शन गर्दै।
यौगिकहरू (जस्तै "SnO2-NiO") बीचको हाइफनले संकेत गर्दछ कि दुई घटकहरू मात्र मिश्रित छन् (प्रकार I)।दुई जडानहरू बीचको एउटा "@" चिन्ह (जस्तै "SnO2@NiO") ले स्क्याफोल्ड सामग्री (NiO) टाइप II सेन्सर संरचनाको लागि SnO2 सँग सजाइएको संकेत गर्छ।स्ल्याश (जस्तै "NiO/SnO2") ले टाइप III सेन्सर डिजाइनलाई संकेत गर्छ।
MOS कम्पोजिटहरूमा आधारित ग्यास सेन्सरहरूको लागि, दुई MOS तत्वहरू अनियमित रूपमा इलेक्ट्रोडहरू बीच वितरित हुन्छन्।एमओएस कम्पोजिटहरू तयार गर्न धेरै निर्माण विधिहरू विकास गरिएका छन्, जसमा सोल-जेल, कोप्रेसिपिटेशन, हाइड्रोथर्मल, इलेक्ट्रोस्पिनिङ, र मेकानिकल मिश्रण विधिहरू ९८,१०२,१०३,१०४।हालै, धातु-जैविक फ्रेमवर्कहरू (MOFs), धातु केन्द्रहरू र जैविक लिङ्करहरू मिलेर बनेको झरझरा क्रिस्टलीय संरचनात्मक सामग्रीहरूको वर्ग, झरझरा MOS कम्पोजिटहरू 105,106,107,108 को निर्माणको लागि टेम्प्लेटको रूपमा प्रयोग गरिएको छ।यो ध्यान दिन लायक छ कि MOS कम्पोजिटको प्रतिशत एउटै भए तापनि, विभिन्न उत्पादन प्रक्रियाहरू प्रयोग गर्दा संवेदनशीलता विशेषताहरू धेरै फरक हुन सक्छ। 109,110 उदाहरणका लागि, Gao et al.109 ले MoO3±SnO2 कम्पोजिटहरूमा आधारित दुई सेन्सरहरू एउटै रैटियोको साथ बनायो। (Mo:Sn = 1:1.9) र पत्ता लगाए कि विभिन्न बनावटी विधिहरूले विभिन्न संवेदनशीलताहरू निम्त्याउँछ।Shaposhnik et al।110 ले रिपोर्ट गर्यो कि सह-अवक्षेपित SnO2-TiO2 को ग्यासियस H2 को प्रतिक्रिया यान्त्रिक रूपमा मिश्रित सामग्रीको भन्दा भिन्न थियो, समान Sn/Ti अनुपातमा पनि।यो भिन्नता उत्पन्न हुन्छ किनभने MOP र MOP क्रिस्टल आकार बीचको सम्बन्ध विभिन्न संश्लेषण विधिहरू 109,110 सँग भिन्न हुन्छ।जब दानाको आकार र आकार दाताको घनत्व र अर्धचालक प्रकारको सन्दर्भमा एकरूप हुन्छ, सम्पर्क ज्यामिति 110 परिवर्तन गर्दैन भने प्रतिक्रिया उस्तै रहनु पर्छ।Staerz et al।111 ले रिपोर्ट गर्‍यो कि SnO2-Cr2O3 कोर-म्यान (CSN) nanofibers र ग्राउन्ड SnO2-Cr2O3 CSNs को पत्ता लगाउने विशेषताहरू लगभग समान थिए, सुझाव दिन्छ कि nanofiber मोर्फोलोजीले कुनै फाइदा प्रदान गर्दैन।
विभिन्न निर्माण विधिहरूको अतिरिक्त, दुई फरक MOSFET को अर्धचालक प्रकारले पनि सेन्सरको संवेदनशीलतालाई असर गर्छ।दुई MOSFET हरू एउटै प्रकारका अर्धचालक (nn वा pp जंक्शन) वा फरक प्रकारका (pn जंक्शन) हुन् भन्ने आधारमा यसलाई थप दुई भागमा विभाजन गर्न सकिन्छ।जब ग्याँस सेन्सरहरू समान प्रकारको MOS कम्पोजिटहरूमा आधारित हुन्छन्, दुई MOS को मोलर अनुपात परिवर्तन गरेर, संवेदनशीलता प्रतिक्रिया विशेषता अपरिवर्तित रहन्छ, र सेन्सर संवेदनशीलता nn- वा pp-heterojunctions को संख्यामा निर्भर गर्दछ।जब एउटा कम्पोनेन्ट कम्पोजिटमा प्रबल हुन्छ (जस्तै 0.9 ZnO-0.1 SnO2 वा 0.1 ZnO-0.9 SnO2), कन्डक्शन च्यानल प्रभावशाली MOS द्वारा निर्धारण गरिन्छ, जसलाई homojunction कन्डक्शन च्यानल 92 भनिन्छ।जब दुई घटकहरूको अनुपात तुलनात्मक हुन्छ, यो मानिन्छ कि चालन च्यानल heterojunction 98,102 द्वारा हावी छ।Yamazoe et al।112,113 ले रिपोर्ट गरेको छ कि दुई कम्पोनेन्टहरूको heterocontact क्षेत्रले सेन्सरको संवेदनशीलतालाई धेरै सुधार गर्न सक्छ किनभने कम्पोनेन्टहरूको विभिन्न अपरेटिङ कार्यहरूको कारणले बनेको हेटरोजंक्शन अवरोधले इलेक्ट्रोनहरूमा पर्दाफास भएको सेन्सरको बहाव गतिशीलतालाई प्रभावकारी रूपमा नियन्त्रण गर्न सक्छ।विभिन्न परिवेश ग्यासहरू 112,113।अंजीर मा।चित्र 3a ले देखाउँछ कि SnO2-ZnO फाइबरस हाइरार्किकल संरचनाहरूमा आधारित विभिन्न ZnO सामग्रीहरू (0 देखि 10 mol % Zn सम्म) मा आधारित सेन्सरहरूले इथानोल चयन गर्न सक्छन्।ती मध्ये, SnO2-ZnO फाइबर (7 mol.% Zn) मा आधारित एक सेन्सरले ठूलो संख्यामा हेटरोजंक्शनहरूको गठन र विशिष्ट सतह क्षेत्रको वृद्धिको कारणले उच्चतम संवेदनशीलता देखायो, जसले कनवर्टरको कार्य बढायो र सुधार गर्यो। संवेदनशीलता 90 यद्यपि, ZnO सामग्रीमा 10 mol.% मा थप वृद्धि संग, माइक्रोस्ट्रक्चर SnO2-ZnO कम्पोजिटले सतह सक्रियता क्षेत्रहरू लपेट्न सक्छ र सेन्सर संवेदनशीलता कम गर्न सक्छ।विभिन्न Fe/Ni अनुपातहरू (चित्र 3b)114 सँग NiO-NiFe2O4 pp heterojunction कम्पोजिटहरूमा आधारित सेन्सरहरूको लागि पनि यस्तै प्रवृत्ति अवलोकन गरिएको छ।
SnO2-ZnO फाइबरको SEM छविहरू (7 mol.% Zn) र 260 °C मा 100 ppm को एकाग्रताका साथ विभिन्न ग्यासहरूमा सेन्सर प्रतिक्रिया;54b विभिन्न ग्यासहरूको 50 ppm मा शुद्ध NiO र NiO-NiFe2O4 कम्पोजिटहरूमा आधारित सेन्सरहरूको प्रतिक्रियाहरू, 260 डिग्री सेल्सियस;114 (c) xSnO2-(1-x)Co3O4 रचनामा नोडहरूको संख्याको योजनाबद्ध रेखाचित्र र xSnO2-(1-x)Co3O4 रचना प्रति 10 ppm CO, एसीटोन, C6H6 र SO2 को सम्बन्धित प्रतिरोध र संवेदनशीलता प्रतिक्रियाहरू Sn/Co 98 को मोलर अनुपात परिवर्तन गरेर 350 °C मा ग्यास
Pn-MOS कम्पोजिटहरूले MOS115 को परमाणु अनुपातमा निर्भर गर्दै विभिन्न संवेदनशीलता व्यवहार देखाउँछन्।सामान्यतया, MOS कम्पोजिटहरूको संवेदी व्यवहार अत्यधिक निर्भर हुन्छ जसमा MOS ले सेन्सरको लागि प्राथमिक प्रवाहक च्यानलको रूपमा कार्य गर्दछ।तसर्थ, यो कम्पोजिट को प्रतिशत संरचना र nanostructure विशेषता गर्न धेरै महत्त्वपूर्ण छ।Kim et al.98 ले xSnO2 ± (1-x)Co3O4 कम्पोजिट nanofibers को इलेक्ट्रोस्पिनिंग र तिनीहरूको सेन्सर गुणहरू अध्ययन गरेर संश्लेषण गरेर यो निष्कर्ष पुष्टि गर्नुभयो।तिनीहरूले देखे कि SnO2-Co3O4 कम्पोजिट सेन्सरको व्यवहार SnO2 (चित्र 3c) 98 को प्रतिशत घटाएर n-प्रकारबाट p-प्रकारमा स्विच भयो।थप रूपमा, heterojunction-प्रभावित सेन्सरहरू (0.5 SnO2-0.5 Co3O4 मा आधारित) ले homojunction-प्रभावी सेन्सरहरू (जस्तै, उच्च SnO2 वा Co3O4 सेन्सरहरू) को तुलनामा C6H6 को लागि उच्चतम प्रसारण दरहरू देखाए।0.5 SnO2-0.5 Co3O4 आधारित सेन्सरको अन्तर्निहित उच्च प्रतिरोध र समग्र सेन्सर प्रतिरोधलाई परिमार्जन गर्ने यसको ठूलो क्षमताले C6H6 मा यसको उच्चतम संवेदनशीलतामा योगदान पुर्‍याउँछ।थप रूपमा, SnO2-Co3O4 heterointerfaces बाट उत्पन्न हुने जाली बेमेल दोषहरूले ग्यास अणुहरूको लागि अधिमान्य सोखन साइटहरू सिर्जना गर्न सक्छ, जसले गर्दा सेन्सर प्रतिक्रिया109,116 बढाउँछ।
अर्धचालक-प्रकार MOS को अतिरिक्त, MOS कम्पोजिटहरूको स्पर्श व्यवहार पनि MOS-117 को रसायन प्रयोग गरेर अनुकूलित गर्न सकिन्छ।Huo et al.117 ले Co3O4-SnO2 कम्पोजिटहरू तयार गर्न सरल सोक-बेक विधि प्रयोग गर्‍यो र फेला पार्यो कि 10% को Co/Sn मोलर अनुपातमा, सेन्सरले H2 लाई p-प्रकार पत्ता लगाउने प्रतिक्रिया र n-प्रकारको संवेदनशीलता प्रदर्शन गर्‍यो। H2।प्रतिक्रिया।CO, H2S र NH3 ग्यासहरूमा सेन्सर प्रतिक्रियाहरू चित्र 4a117 मा देखाइएको छ।कम Co/Sn अनुपातमा, धेरै homojunctions SnO2±SnO2 nanograin सीमाहरूमा बनाउँछ र H2 (Figs. 4b,c)115 मा n-प्रकार सेन्सर प्रतिक्रियाहरू प्रदर्शन गर्दछ।10 mol सम्म Co/Sn अनुपात मा वृद्धि संग।%, SnO2-SnO2 homojunctions को सट्टा, धेरै Co3O4-SnO2 heterojunctions एकै साथ बनाइयो (चित्र 4d)।Co3O4 H2 को सन्दर्भमा निष्क्रिय भएकोले, र SnO2 ले H2 सँग कडा प्रतिक्रिया गर्छ, H2 को आयनिक अक्सिजन प्रजातिहरूसँगको प्रतिक्रिया मुख्यतया SnO2117 को सतहमा हुन्छ।त्यसकारण, इलेक्ट्रोनहरू SnO2 मा सर्छन् र Ef SnO2 कन्डक्शन ब्यान्डमा सर्छ, जबकि Ef Co3O4 अपरिवर्तित रहन्छ।नतिजाको रूपमा, सेन्सरको प्रतिरोध बढ्छ, यसले संकेत गर्दछ कि उच्च Co/Sn अनुपात भएका सामग्रीहरूले p-प्रकार सेन्सिङ व्यवहार प्रदर्शन गर्दछ (चित्र 4e)।यसको विपरित, CO, H2S, र NH3 ग्यासहरूले SnO2 र Co3O4 सतहहरूमा आयनिक अक्सिजन प्रजातिहरूसँग प्रतिक्रिया गर्छन्, र इलेक्ट्रोनहरू ग्यासबाट सेन्सरमा सर्छन्, जसले गर्दा अवरोध उचाइ र n-प्रकारको संवेदनशीलतामा कमी आउँछ (चित्र 4f)।।यो फरक सेन्सर व्यवहार विभिन्न ग्याँसहरु संग Co3O4 को फरक प्रतिक्रिया को कारण हो, जसलाई Yin et al द्वारा थप पुष्टि गरिएको थियो।११८।त्यस्तै, Katoch et al।119 ले प्रदर्शन गर्‍यो कि SnO2-ZnO कम्पोजिटहरूमा राम्रो चयनशीलता र H2 को उच्च संवेदनशीलता छ।यो व्यवहार हुन्छ किनभने H परमाणुहरू सजिलैसँग ZnO को O स्थितिहरूमा सोस्न सकिन्छ H को s-orbital र O को p-orbital बीचको बलियो हाइब्रिडाइजेशनको कारण, जसले ZnO120,121 को मेटालाइजेसन निम्त्याउँछ।
सामान्य घटाउने ग्यासहरू जस्तै H2, CO, NH3 र H2S, b, c Co3O4/SnO2 कम % m मा H2 को लागि कम्पोजिट सेन्सिङ मेकानिज्म आरेखका लागि Co/Sn-10% गतिशील प्रतिरोध वक्र।Co/Sn, df Co3O4 उच्च Co/Sn/SnO2 कम्पोजिटको साथ H2 र CO, H2S र NH3 को संयन्त्र पत्ता लगाउने
त्यसकारण, हामी उपयुक्त निर्माण विधिहरू छनोट गरेर, कम्पोजिटहरूको दानाको आकार घटाएर, र MOS कम्पोजिटहरूको मोलर अनुपातलाई अनुकूलन गरेर I-प्रकार सेन्सरको संवेदनशीलता सुधार गर्न सक्छौं।थप रूपमा, संवेदनशील सामग्रीको रसायन विज्ञानको गहिरो बुझाइले सेन्सरको चयनशीलतालाई अझ बढाउन सक्छ।
टाइप II सेन्सर संरचनाहरू अर्को लोकप्रिय सेन्सर संरचना हो जसले विभिन्न प्रकारका विषम नानोस्ट्रक्चर्ड सामग्रीहरू प्रयोग गर्न सक्छ, जसमा एउटा "मास्टर" न्यानोमटेरियल र दोस्रो वा तेस्रो न्यानोमेटरियल पनि समावेश छ।उदाहरणका लागि, न्यानो कणहरू, कोर-शेल (CS) र मल्टिलेयर हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्ड सामग्रीहरूले सजाइएको एक-आयामी वा दुई-आयामी सामग्रीहरू सामान्यतया टाइप II सेन्सर संरचनाहरूमा प्रयोग गरिन्छ र तल विस्तृत रूपमा छलफल गरिनेछ।
चित्र 2b(1) मा देखाइए अनुसार पहिलो हेटेरोनानोस्ट्रक्चर सामग्री (सजाइएको हेटेरोनानोस्ट्रक्चर) को लागि, सेन्सरका प्रवाहकीय च्यानलहरू आधार सामग्रीद्वारा जोडिएका छन्।heterojunctions को गठन को कारण, परिमार्जित न्यानो पार्टिकल्स ग्यास शोषण वा desorption को लागी अधिक प्रतिक्रियाशील साइटहरु प्रदान गर्न सक्छ, र सेन्सिंग प्रदर्शन सुधार गर्न उत्प्रेरक को रूप मा पनि कार्य गर्न सक्छ109,122,123,124।Yuan et al.41 ले उल्लेख गरे कि CeO2 nanodots संग WO3 nanowires को सजावटले CeO2@WO3 heterointerface र CeO2 सतहमा थप सोखन साइटहरू प्रदान गर्न सक्छ र एसीटोनसँग प्रतिक्रियाको लागि थप रसायनिक अक्सिजन प्रजातिहरू उत्पन्न गर्न सक्छ।गुणवान र अन्य।125. एक-आयामी Au@α-Fe2O3 मा आधारित एक अल्ट्रा-उच्च संवेदनशीलता एसीटोन सेन्सर प्रस्तावित गरिएको छ र यो सेन्सरको संवेदनशीलता O2 अणुहरूको सक्रियताले अक्सिजन स्रोतको रूपमा नियन्त्रित भएको देखेको छ।Au NPs को उपस्थितिले उत्प्रेरकको रूपमा कार्य गर्न सक्छ जसले एसीटोनको अक्सीकरणको लागि जाली अक्सिजनमा अक्सिजन अणुहरूको पृथक्करणलाई बढावा दिन्छ।यस्तै परिणामहरू Choi et al द्वारा प्राप्त गरिएको थियो।9 जहाँ एक Pt उत्प्रेरक ionized अक्सिजन प्रजातिहरु मा adsorbed अक्सिजन अणु अलग गर्न र एसीटोन को लागी संवेदनशील प्रतिक्रिया बृद्धि गर्न को लागी प्रयोग गरिएको थियो।2017 मा, उही अनुसन्धान टोलीले चित्र 5126 मा देखाइए अनुसार, एकल नोबल मेटल न्यानोकणहरू भन्दा उत्प्रेरकमा द्विधात्विक न्यानोकणहरू धेरै प्रभावकारी हुन्छन् भनेर प्रदर्शन गर्‍यो। 5a प्लेटिनम-आधारित बाइमेटेलिक (PtM) NPs को प्रयोग गरेर उत्पादन प्रक्रियाको योजनाबद्ध रूप हो। 3 nm भन्दा कम को औसत आकार।त्यसपछि, इलेक्ट्रोस्पिनिङ विधि प्रयोग गरेर, एसीटोन वा H2S (चित्र 5b–g) को संवेदनशीलता र चयनशीलता बढाउन PtM@WO3 nanofibers प्राप्त गरियो।भर्खरै, एकल परमाणु उत्प्रेरकहरू (SACs) ले उत्प्रेरक र ग्यास विश्लेषणको क्षेत्रमा उत्कृष्ट उत्प्रेरक प्रदर्शन देखाएको छ किनभने परमाणुहरूको प्रयोगको अधिकतम दक्षता र ट्यून गरिएको इलेक्ट्रोनिक संरचनाहरू 127,128।शिन र अन्य।129 ले ग्यास पत्ता लगाउन Pt@MCN@SnO2 इनलाइन फाइबरहरू तयार गर्न रासायनिक स्रोतको रूपमा Pt-SA एङ्कर्ड कार्बन नाइट्राइड (MCN), SnCl2 र PVP नानोसिटहरू प्रयोग गर्‍यो।Pt@MCN को धेरै कम सामग्री (0.13 wt.% देखि 0.68 wt.% सम्म), ग्यासीय formaldehyde Pt@MCN@SnO2 को पत्ता लगाउने कार्यसम्पादन अन्य सन्दर्भ नमूनाहरू (शुद्ध SnO2, MCN@SnO2 र Pt NPs@) भन्दा उत्कृष्ट छ। SnO2)।।यो उत्कृष्ट पत्ता लगाउने प्रदर्शन Pt SA उत्प्रेरकको अधिकतम परमाणु दक्षता र SnO2129 सक्रिय साइटहरूको न्यूनतम कभरेजलाई श्रेय दिन सकिन्छ।
PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) न्यानो कणहरू प्राप्त गर्न एपोफेरिटिन-लोड गरिएको इन्क्याप्सुलेशन विधि;bd प्रिस्टाइन WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, र Pt-NiO@WO3 nanofibers को गतिशील ग्यास संवेदनशील गुणहरू;उदाहरणका लागि, PtPd@WO3, PtRn@WO3 र Pt-NiO@WO3 नानोफाइबर सेन्सरहरूको 1 ppm सम्म हस्तक्षेप गर्ने ग्यास 126 को चयनात्मक गुणहरूमा आधारित
थप रूपमा, स्क्याफोल्ड सामग्री र न्यानो कणहरू बीच बनाइएका हेटरोजंक्शनहरूले सेन्सर प्रदर्शन १३०,१३१,१३२ सुधार गर्न रेडियल मोडुलेशन मेकानिजम मार्फत प्रवाहक च्यानलहरूलाई प्रभावकारी रूपमा परिमार्जन गर्न सक्छ।अंजीर मा।चित्र 6a ले शुद्ध SnO2 र Cr2O3@SnO2 nanowires ग्यासहरू घटाउने र अक्सिडाइज गर्ने र सम्बन्धित सेन्सर संयन्त्रहरू131 को सेन्सर विशेषताहरू देखाउँछ।शुद्ध SnO2 nanowires को तुलनामा, ग्यासहरू घटाउन Cr2O3@SnO2 nanowires को प्रतिक्रिया धेरै बढाइएको छ, जबकि अक्सिडाइजिंग ग्यासहरूको प्रतिक्रिया बिग्रिएको छ।यी घटनाहरू Pn heterojunction को रेडियल दिशामा SnO2 nanowires को प्रवाहकीय च्यानलहरूको स्थानीय गिरावटसँग नजिकबाट सम्बन्धित छन्।सेन्सर प्रतिरोधलाई शुद्ध SnO2 nanowires को सतहमा EDL चौडाइ परिवर्तन गरेर ग्यासहरू घटाउने र अक्सिडाइज गर्ने एक्सपोजर पछि मात्र ट्युन गर्न सकिन्छ।यद्यपि, Cr2O3@SnO2 nanowires को लागि, शुद्ध SnO2 nanowires को तुलनामा हावामा SnO2 nanowires को प्रारम्भिक DEL बढाइन्छ, र एक heterojunction को गठन को कारण वहन च्यानल दबाइन्छ।त्यसकारण, जब सेन्सर घटाउने ग्यासको सम्पर्कमा आउँछ, फँसेका इलेक्ट्रोनहरू SnO2 nanowires मा रिलिज हुन्छन् र EDL एकदमै कम हुन्छ, परिणामस्वरूप शुद्ध SnO2 nanowires भन्दा उच्च संवेदनशीलता हुन्छ।यसको विपरित, अक्सिडाइजिङ ग्यासमा स्विच गर्दा, DEL विस्तार सीमित हुन्छ, परिणामस्वरूप कम संवेदनशीलता हुन्छ।यस्तै संवेदी प्रतिक्रिया परिणामहरू Choi et al., 133 द्वारा अवलोकन गरिएको थियो जसमा p-प्रकार WO3 न्यानोकणहरूले सजाइएको SnO2 nanowires ले ग्यासहरू घटाउनको लागि उल्लेखनीय रूपमा सुधारिएको संवेदी प्रतिक्रिया देखायो, जबकि n-सजाइएको SnO2 सेन्सरहरूले ग्यासहरू अक्सिडाइज गर्ने संवेदनशीलतामा सुधार गरेको थियो।TiO2 nanoparticles (Fig. 6b) 133. यो नतिजा मुख्यतया SnO2 र MOS (TiO2 वा WO3) न्यानोकणहरूको विभिन्न कार्य कार्यहरूको कारण हो।p-प्रकार (n-type) न्यानोकणहरूमा, फ्रेमवर्क सामग्री (SnO2) को प्रवाहकीय च्यानल रेडियल दिशामा विस्तार (वा अनुबंध) हुन्छ, र त्यसपछि, कटौती (वा ओक्सीकरण) को कार्य अन्तर्गत, थप विस्तार (वा छोटो) ग्यासको SnO2 - रिब ) को प्रवाहकीय च्यानल (चित्र 6b)।
परिमार्जित LF MOS द्वारा प्रेरित रेडियल मोडुलेशन मेकानिज्म।शुद्ध SnO2 र Cr2O3@SnO2 nanowires र सम्बन्धित सेन्सिङ मेकानिज्म योजनाबद्ध रेखाचित्रहरूमा आधारित 10 ppm घटाउने र अक्सिडाइज गर्ने ग्यासहरूमा ग्यास प्रतिक्रियाहरूको सारांश;र WO3@SnO2 nanorods र पत्ता लगाउने संयन्त्र133 को सम्बन्धित योजनाहरू
bilayer र multilayer heterostructure यन्त्रहरूमा, यन्त्रको प्रवाहकीय च्यानल इलेक्ट्रोडहरूसँग प्रत्यक्ष सम्पर्कमा तह (सामान्यतया तल्लो तह) द्वारा हावी हुन्छ, र दुई तहहरूको इन्टरफेसमा बनेको heterojunction ले तल्लो तहको चालकता नियन्त्रण गर्न सक्छ। ।त्यसकारण, जब ग्यासहरू माथिल्लो तहसँग अन्तरक्रिया गर्दछ, तिनीहरूले तल्लो तहको प्रवाहक च्यानलहरू र यन्त्रको प्रतिरोध 134 लाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्न सक्छन्।उदाहरणका लागि, कुमार आदि।77 ले NH3 को लागि TiO2@NiO र NiO@TiO2 डबल तहहरूको विपरीत व्यवहार रिपोर्ट गर्यो।यो भिन्नता उत्पन्न हुन्छ किनभने दुई सेन्सरहरूको प्रवाहकीय च्यानलहरू विभिन्न सामग्रीको तहहरूमा हावी हुन्छन् (क्रमशः NiO र TiO2), र त्यसपछि अन्तर्निहित प्रवाह च्यानलहरूमा भिन्नताहरू फरक हुन्छन्।
Bilayer वा multilayer heteronanostructures सामान्यतया sputtering, atomic लेयर डिपोजिसन (ALD) र centrifugation56,70,134,135,136 द्वारा उत्पादन गरिन्छ।फिल्म मोटाई र दुई सामग्रीको सम्पर्क क्षेत्र राम्रोसँग नियन्त्रण गर्न सकिन्छ।चित्र 7a र b ले NiO@SnO2 र Ga2O3@WO3 न्यानोफिल्महरू इथेनॉल पत्ता लगाउने 135,137 को लागि स्पटरिङद्वारा प्राप्त गरेको देखाउँछ।यद्यपि, यी विधिहरूले सामान्यतया फ्ल्याट फिल्महरू उत्पादन गर्छन्, र यी फ्ल्याट फिल्महरू तिनीहरूको कम विशिष्ट सतह क्षेत्र र ग्यास पारगम्यताको कारणले 3D नानोस्ट्रक्चर गरिएको सामग्री भन्दा कम संवेदनशील हुन्छन्।तसर्थ, बिभिन्न पदानुक्रमहरू सहित bilayer चलचित्रहरू बनाउनको लागि तरल-चरण रणनीति पनि विशिष्ट सतह क्षेत्र ४१,५२,१३८ बढाएर अवधारणात्मक कार्यसम्पादन सुधार गर्न प्रस्ताव गरिएको छ।Zhu et al139 ले H2S पत्ता लगाउनको लागि SnO2 nanowires (ZnO@SnO2 nanowires) मा अत्यधिक अर्डर गरिएको ZnO न्यानोवायरहरू उत्पादन गर्न स्पटरिङ र हाइड्रोथर्मल प्रविधिहरू संयुक्त गर्यो (चित्र 7c)।1 ppm H2S मा यसको प्रतिक्रिया sputtered ZnO@SnO2 nanofilms मा आधारित सेन्सर भन्दा 1.6 गुणा बढी छ।लिउ एट अल।52 ले हाइरार्किकल SnO2@NiO nanostructures पछि थर्मल एनेलिङ (Fig. 10d) को निर्माण गर्न सिटु रासायनिक डिपोजिसन विधिमा दुई-चरण प्रयोग गरी उच्च प्रदर्शन H2S सेन्सर रिपोर्ट गर्यो।परम्परागत sputtered SnO2@NiO bilayer फिल्महरूको तुलनामा, SnO2@NiO पदानुक्रमित bilayer संरचनाको संवेदनशीलता प्रदर्शन विशिष्ट सतह क्षेत्र52,137 वृद्धिको कारणले उल्लेखनीय रूपमा सुधार भएको छ।
MOS मा आधारित डबल तह ग्यास सेन्सर।इथेनॉल पत्ता लगाउनको लागि NiO@SnO2 न्यानोफिल्म;137b Ga2O3@WO3 न्यानोफिल्म इथेनॉल पत्ता लगाउनको लागि;135c उच्च आदेश गरिएको SnO2@ZnO bilayer श्रेणीबद्ध संरचना H2S पत्ता लगाउनको लागि;139d SnO2@NiO bilayer श्रेणीबद्ध संरचना H2S52 पत्ता लगाउनको लागि।
कोर-शेल हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्स (CSHNs) मा आधारित प्रकार II यन्त्रहरूमा, संवेदन तंत्र अधिक जटिल छ, किनभने प्रवाहकीय च्यानलहरू भित्री खोलमा सीमित छैनन्।दुबै उत्पादन मार्ग र प्याकेजको मोटाई (hs) ले प्रवाहकीय च्यानलहरूको स्थान निर्धारण गर्न सक्छ।उदाहरणका लागि, जब तल्लो-अप संश्लेषण विधिहरू प्रयोग गर्दै, प्रवाहक च्यानलहरू सामान्यतया भित्री कोरमा सीमित हुन्छन्, जुन संरचनामा दुई-तह वा बहु-तह यन्त्र संरचनाहरू जस्तै हुन्छ (चित्र 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu et al।144 ले CSHN NiO@α-Fe2O3 र CuO@α-Fe2O3 प्राप्त गर्नको लागि α-Fe2O3 nanorods मा NiO वा CuO NPs को एक तह जम्मा गरेर बटम-अप दृष्टिकोण रिपोर्ट गर्यो जसमा कन्डक्शन च्यानल केन्द्रीय भाग द्वारा सीमित थियो।(nanorods α-Fe2O3)।लिउ एट अल।142 सिलिकन न्यानोवायरहरूको तयार एरेहरूमा TiO2 जम्मा गरेर CSHN TiO2 @ Si को मुख्य भागमा कन्डक्शन च्यानललाई सीमित गर्न सफल भयो।त्यसकारण, यसको सेन्सिङ व्यवहार (p-type वा n-type) सिलिकन nanowire को अर्धचालक प्रकारमा मात्र निर्भर गर्दछ।
यद्यपि, अधिकांश रिपोर्ट गरिएको CSHN-आधारित सेन्सरहरू (चित्र 2b(4)) चिप्समा संश्लेषित CS सामग्रीको पाउडरहरू स्थानान्तरण गरेर बनाइएको थियो।यस अवस्थामा, सेन्सरको चालन मार्ग आवास मोटाई (hs) द्वारा प्रभावित हुन्छ।किमको समूहले ग्यास पत्ता लगाउने कार्यसम्पादनमा hs को प्रभावको अनुसन्धान गर्‍यो र सम्भावित पत्ता लगाउने संयन्त्र 100,112,145,146,147,148 प्रस्ताव गरेको थियो। यो ढाँचाको सेन्सिङ मेकानिजममा दुईवटा कारकहरूले योगदान गर्छ भन्ने विश्वास गरिन्छ: (1) खोलको EDL को रेडियल मोड्युलेसन र (2) इलेक्ट्रिक फिल्ड स्मीयरिङ इफेक्ट (चित्र 8) 145. अन्वेषकहरूले उल्लेख गरे कि कन्डक्शन च्यानल वाहकहरू प्रायः शेल तहमा सीमित हुन्छ जब hs > λD शेल तह १४५। यो ढाँचाको सेन्सिङ मेकानिजममा दुईवटा कारकहरूले योगदान गर्छ भन्ने विश्वास गरिन्छ: (1) खोलको EDL को रेडियल मोड्युलेसन र (2) इलेक्ट्रिक फिल्ड स्मीयरिङ इफेक्ट (चित्र 8) 145. अन्वेषकहरूले उल्लेख गरे कि कन्डक्शन च्यानल वाहकहरू प्रायः शेल तहमा सीमित हुन्छ जब hs > λD शेल तह १४५। 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. यो मानिन्छ कि यस संरचनाको धारणाको संयन्त्रमा दुई कारकहरू संलग्न छन्: (1) खोलको EDL को रेडियल मोड्युलेसन र (2) बिजुली क्षेत्र धमिलो पार्ने प्रभाव (चित्र 8) 145. शोधकर्ताहरूले नोट गरे कि क्यारियर कन्डक्शन च्यानल मुख्यतया शेलमा सीमित हुन्छ जब hs > λD shells145।यो मानिन्छ कि दुई कारकहरूले यस संरचनाको पत्ता लगाउने संयन्त्रमा योगदान गर्दछ: (1) खोलको DEL को रेडियल मोड्युलेसन र (2) इलेक्ट्रिक फिल्ड स्मीयरिङको प्रभाव (चित्र 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, что канал проводимости Когда hs > λD145 оболочки, количество носителей в основном ограничелойко. अन्वेषकहरूले उल्लेख गरे कि कन्डक्शन च्यानल जब hs > λD145 खोलको, वाहकहरूको संख्या मुख्य रूपमा शेलद्वारा सीमित हुन्छ।तसर्थ, CSHN मा आधारित सेन्सरको प्रतिरोधात्मक मोड्युलेसनमा, क्लेडिङ DEL को रेडियल मोडुलेशन प्रबल हुन्छ (चित्र 8a)।यद्यपि, शेलको hs ≤ λD मा, शेलद्वारा अवशोषित अक्सिजन कणहरू र CS heterojunction मा बनेको heterojunction इलेक्ट्रोनहरू पूर्ण रूपमा समाप्त हुन्छ। त्यसकारण, कन्डक्शन च्यानल शेल तह भित्र मात्र होइन तर आंशिक रूपमा कोर भागमा पनि अवस्थित हुन्छ, विशेष गरी जब शेल तहको hs < λD। त्यसकारण, कन्डक्शन च्यानल शेल तह भित्र मात्र होइन तर आंशिक रूपमा कोर भागमा पनि अवस्थित हुन्छ, विशेष गरी जब शेल तहको hs < λD। Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевинной частичного сердцевинной чабости, त्यसकारण, कन्डक्शन च्यानल शेल तह भित्र मात्र होइन, तर आंशिक रूपमा कोर भागमा पनि अवस्थित हुन्छ, विशेष गरी शेल तहको hs <λD मा।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 hs < λD 时। Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочки, но и частично в сердцевине, особенно при hs <। त्यसकारण, कन्डक्शन च्यानल शेल भित्र मात्र होइन, तर आंशिक रूपमा कोरमा पनि अवस्थित हुन्छ, विशेष गरी शेलको hs <λD मा।यस अवस्थामा, पूर्ण रूपमा समाप्त भएको इलेक्ट्रोन शेल र आंशिक रूपमा घटेको कोर तह दुवैले सम्पूर्ण CSHN को प्रतिरोधलाई परिमार्जन गर्न मद्दत गर्दछ, परिणामस्वरूप विद्युतीय क्षेत्र टेल प्रभाव (चित्र 8b)।केही अन्य अध्ययनहरूले hs प्रभाव100,148 को विश्लेषण गर्न इलेक्ट्रिक फिल्ड टेलको सट्टा EDL भोल्युम अंश अवधारणा प्रयोग गरेको छ।यी दुई योगदानहरूलाई ध्यानमा राख्दै, CSHN प्रतिरोधको कुल मोड्युलेसन यसको सबैभन्दा ठूलो मूल्यमा पुग्छ जब hs म्यान λD सँग तुलना गर्न सकिन्छ, चित्र 8c मा देखाइएको छ।तसर्थ, CSHN को लागि इष्टतम hs शेल λD को नजिक हुन सक्छ, जुन प्रयोगात्मक अवलोकनहरू 99,144,145,146,149 सँग मेल खान्छ।धेरै अध्ययनहरूले देखाएको छ कि hs ले CSHN-आधारित pn-heterojunction सेन्सर 40,148 को संवेदनशीलतालाई पनि असर गर्न सक्छ।लि एट अल।148 र बाई एट अल।40 ले pn-heterojunction CSHN सेन्सरहरू जस्तै TiO2@CuO र ZnO@NiO को प्रदर्शनमा hs को प्रभावको व्यवस्थित रूपमा जाँच गर्‍यो, क्लेडिङ ALD चक्र परिवर्तन गरेर।नतिजाको रूपमा, संवेदी व्यवहार hs40,148 बढ्दै p-प्रकारबाट n-प्रकारमा परिवर्तन भयो।यो व्यवहार यस तथ्यको कारण हो कि सुरुमा (सीमित संख्यामा ALD चक्रहरूको साथ) heterostructures लाई परिमार्जित heteronanostructures को रूपमा मान्न सकिन्छ।यसरी, चालन च्यानल कोर तह (p-प्रकार MOSFET) द्वारा सीमित छ, र सेन्सरले p-प्रकार पत्ता लगाउने व्यवहार प्रदर्शन गर्दछ।ALD चक्रहरूको संख्या बढ्दै जाँदा, क्ल्याडिङ लेयर (n-type MOSFET) अर्ध-निरन्तर हुन्छ र एक संवाहक च्यानलको रूपमा कार्य गर्दछ, परिणामस्वरूप n-प्रकार संवेदनशीलता हुन्छ।समान संवेदी संक्रमण व्यवहार pn शाखायुक्त heteronanostructures 150,151 को लागि रिपोर्ट गरिएको छ।Zhou et al।150 ले Mn3O4 nanowires को सतह मा Zn2SnO4 सामग्री नियन्त्रण गरेर Zn2SnO4@Mn3O4 शाखायुक्त heteronanostructures को संवेदनशीलता अनुसन्धान गर्यो।जब Mn3O4 सतहमा Zn2SnO4 केन्द्रक बन्यो, एक p-प्रकार संवेदनशीलता अवलोकन गरियो।Zn2SnO4 सामग्रीमा थप वृद्धिको साथ, शाखायुक्त Zn2SnO4@Mn3O4 heteronanostructures मा आधारित सेन्सर n-प्रकार सेन्सर व्यवहारमा स्विच हुन्छ।
CS nanowires को दुई-कार्यात्मक सेन्सर संयन्त्र को एक वैचारिक विवरण देखाइएको छ।इलेक्ट्रोन-डिप्लेटेड शेलहरूको रेडियल मोडुलेशनको कारणले प्रतिरोध मोड्युलेसन, b प्रतिरोध मोड्युलेसनमा स्मियरिंगको नकारात्मक प्रभाव, र c दुवै प्रभावहरूको संयोजनको कारण CS न्यानोवायरहरूको कुल प्रतिरोध मोड्युलेसन 40
निष्कर्षमा, टाइप II सेन्सरहरूले धेरै फरक पदानुक्रमिक नैनोस्ट्रक्चरहरू समावेश गर्दछ, र सेन्सरको प्रदर्शन प्रवाहकीय च्यानलहरूको व्यवस्थामा अत्यधिक निर्भर हुन्छ।तसर्थ, सेन्सरको कन्डक्शन च्यानलको स्थिति नियन्त्रण गर्न र टाइप II सेन्सरहरूको विस्तारित सेन्सिङ मेकानिजम अध्ययन गर्न उपयुक्त हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्ड MOS मोडेल प्रयोग गर्न महत्त्वपूर्ण छ।
प्रकार III सेन्सर संरचनाहरू धेरै सामान्य छैनन्, र चालन च्यानल क्रमशः दुई इलेक्ट्रोडहरूमा जडान भएका दुई अर्धचालकहरू बीच बनाइएको हेटेरोजंक्शनमा आधारित छ।अद्वितीय उपकरण संरचनाहरू सामान्यतया माइक्रोमेसिनिङ प्रविधिहरू मार्फत प्राप्त गरिन्छ र तिनीहरूको सेन्सिङ संयन्त्रहरू अघिल्लो दुई सेन्सर संरचनाहरू भन्दा धेरै फरक हुन्छन्।एक प्रकार III सेन्सर को IV वक्र सामान्यतया heterojunction गठन 48,152,153 को कारण विशिष्ट सुधार विशेषताहरु प्रदर्शन गर्दछ।एक आदर्श heterojunction को I-V विशेषता वक्र heterojunction बाधा 152,154,155 को उचाई मा इलेक्ट्रोन उत्सर्जन को थर्मियोनिक संयन्त्र द्वारा वर्णन गर्न सकिन्छ।
जहाँ Va पूर्वाग्रह भोल्टेज हो, A उपकरण क्षेत्र हो, k बोल्ट्जम्यान स्थिरता हो, T निरपेक्ष तापक्रम हो, q क्यारियर चार्ज हो, Jn र Jp क्रमशः प्वाल र इलेक्ट्रोन प्रसार वर्तमान घनत्व हो।IS लाई उल्टो संतृप्ति वर्तमान प्रतिनिधित्व गर्दछ, जसलाई निम्न रूपमा परिभाषित गरिएको छ: 152,154,155
तसर्थ, pn heterojunction को कुल वर्तमान चार्ज वाहक को एकाग्रता मा परिवर्तन र heterojunction को अवरोध को उचाई मा परिवर्तन मा निर्भर गर्दछ, समीकरण (3) र (4) 156 मा देखाइएको छ।
जहाँ nn0 र pp0 n-प्रकार (p-type) MOS मा इलेक्ट्रोन (प्वाल) को एकाग्रता हो, \(V_{bi}^0\) बिल्ट-इन सम्भाव्यता हो, Dp (Dn) को प्रसार गुणांक हो। इलेक्ट्रोन (प्वाल), Ln (Lp ) इलेक्ट्रोन (प्वाल) को प्रसार लम्बाइ हो, ΔEv (ΔEc) heterojunction मा भ्यालेन्स ब्यान्ड (कंडक्शन ब्यान्ड) को ऊर्जा परिवर्तन हो।यद्यपि हालको घनत्व वाहक घनत्वसँग समानुपातिक छ, यो \(V_{bi}^0\) को विपरित समानुपातिक छ।तसर्थ, वर्तमान घनत्व मा समग्र परिवर्तन दृढतापूर्वक heterojunction अवरोध को उचाई को मोडुलन मा निर्भर गर्दछ।
माथि उल्लेख गरिए अनुसार, hetero-nanostructured MOSFETs को निर्माण (उदाहरण को लागी, प्रकार I र प्रकार II यन्त्रहरू) ले सेन्सरको कार्यसम्पादनलाई व्यक्तिगत कम्पोनेन्ट भन्दा बरु सुधार गर्न सक्छ।र प्रकार III यन्त्रहरूको लागि, सामग्रीको रासायनिक संरचनामा निर्भर गर्दै, heteronanostructure प्रतिक्रिया दुई घटकहरू भन्दा बढी 48,153 वा एक घटक76 भन्दा माथि हुन सक्छ।धेरै रिपोर्टहरूले देखाएको छ कि heteronanostructures को प्रतिक्रिया एकल कम्पोनेन्ट भन्दा धेरै उच्च छ जब कम्पोनेन्ट मध्ये एक लक्ष्य ग्यास 48,75,76,153 को लागी असंवेदनशील छ।यस अवस्थामा, लक्षित ग्यासले संवेदनशील तहसँग मात्र अन्तरक्रिया गर्नेछ र संवेदनशील तहको शिफ्ट Ef र heterojunction अवरोधको उचाइमा परिवर्तन ल्याउनेछ।त्यसपछि उपकरणको कुल वर्तमान उल्लेखनीय रूपमा परिवर्तन हुनेछ, किनकि यो समीकरण अनुसार heterojunction अवरोध को उचाइसँग उल्टो सम्बन्धित छ।(३) र (४) ४८,७६,१५३।यद्यपि, जब दुबै n-प्रकार र p-प्रकार कम्पोनेन्टहरू लक्षित ग्यासप्रति संवेदनशील हुन्छन्, पत्ता लगाउने कार्यसम्पादन बीचमा कतै हुन सक्छ।José et al.76 ले एक छिद्रपूर्ण NiO/SnO2 फिलिम NO2 सेन्सरलाई थुकेर उत्पादन गर्यो र पत्ता लगायो कि सेन्सरको संवेदनशीलता NiO आधारित सेन्सरको भन्दा मात्र उच्च थियो, तर SnO2 आधारित सेन्सरको भन्दा कम थियो।सेन्सर।यो घटना यस तथ्यको कारण हो कि SnO2 र NiO ले NO276 को विपरीत प्रतिक्रियाहरू प्रदर्शन गर्दछ।साथै, किनभने दुई कम्पोनेन्टहरूमा फरक ग्यास संवेदनशीलताहरू छन्, तिनीहरूसँग ग्यासहरू पत्ता लगाउने र घटाउने एउटै प्रवृत्ति हुन सक्छ।उदाहरण को लागी, Kwon et al।157 ले चित्र 9a मा देखाइए अनुसार तिरछा स्पटरिङद्वारा NiO/SnO2 pn-हेटेरोजंक्शन ग्यास सेन्सर प्रस्ताव गरेको छ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, NiO/SnO2 pn-heterojunction सेन्सरले H2 र NO2 (चित्र 9a) को लागि समान संवेदनशीलता प्रवृति देखाएको छ।यो परिणाम समाधान गर्न, Kwon et al।157 ले व्यवस्थित रूपमा अनुसन्धान गर्‍यो कि कसरी NO2 र H2 ले वाहक सांद्रता परिवर्तन गर्दछ र IV-विशेषताहरू र कम्प्युटर सिमुलेशनहरू (चित्र 9bd) प्रयोग गरेर दुवै सामग्रीको ट्युन गरिएको \(V_{bi}^0\)।आंकडा 9b र c ले क्रमशः p-NiO (pp0) र n-SnO2 (nn0) मा आधारित सेन्सरहरूको वाहक घनत्व परिवर्तन गर्न H2 र NO2 को क्षमता प्रदर्शन गर्दछ।तिनीहरूले देखाए कि p-प्रकार NiO को pp0 NO2 वातावरणमा थोरै परिवर्तन भयो, जबकि यो H2 वातावरणमा नाटकीय रूपमा परिवर्तन भयो (चित्र 9b)।यद्यपि, n-प्रकार SnO2 को लागि, nn0 ले उल्टो व्यवहार गर्छ (चित्र 9c)।यी नतिजाहरूको आधारमा, लेखकहरूले निष्कर्ष निकाले कि जब H2 सेन्सरमा NiO/SnO2 pn heterojunction को आधारमा लागू गरिएको थियो, nn0 मा भएको वृद्धिले Jn मा वृद्धि गर्यो, र \(V_{bi}^0\) ले निम्त्यायो। प्रतिक्रियामा कमी (चित्र 9d)।NO2 को एक्सपोजर पछि, SnO2 मा nn0 मा ठूलो कमी र NiO मा pp0 मा सानो वृद्धिले \(V_{bi}^0\) मा ठूलो कमी निम्त्याउँछ, जसले संवेदी प्रतिक्रिया (चित्र 9d) मा वृद्धि सुनिश्चित गर्दछ। ) 157 निष्कर्षमा, वाहकहरूको एकाग्रतामा परिवर्तन र \(V_{bi}^0\) कुल प्रवाहमा परिवर्तनहरू निम्त्याउँछ, जसले पत्ता लगाउने क्षमतालाई थप असर गर्छ।
ग्यास सेन्सरको सेन्सिङ मेकानिजम टाइप III उपकरणको संरचनामा आधारित छ।स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM) क्रस-सेक्शनल छविहरू, p-NiO/n-SnO2 नानोकोइल उपकरण र सेन्सर गुणहरू p-NiO/n-SnO2 नानोकोइल हेटेरोजंक्शन सेन्सर H2 र NO2 को लागि 200°C मा;b , c-उपकरणको क्रस-सेक्शनल SEM, र p-NiO b-लेयर र n-SnO2 c-लेयर भएको यन्त्रको सिमुलेशन परिणामहरू।b p-NiO सेन्सर र c n-SnO2 सेन्सरले सुख्खा हावामा र H2 र NO2 को एक्सपोजर पछि I-V विशेषताहरू मापन र मेल खान्छ।p-NiO मा b-प्वाल घनत्वको दुई-आयामी नक्सा र रंग स्केलको साथ n-SnO2 तहमा c-इलेक्ट्रोनको नक्सा Sentaurus TCAD सफ्टवेयर प्रयोग गरेर मोडेल गरिएको थियो।d सिमुलेशन परिणामहरूले p-NiO/n-SnO2 को सुख्खा हावा, H2 र NO2157 वातावरणमा 3D नक्सा देखाउँदै।
सामग्रीको रासायनिक गुणहरू बाहेक, प्रकार III उपकरणको संरचनाले आत्म-संचालित ग्यास सेन्सरहरू सिर्जना गर्ने सम्भावना देखाउँदछ, जुन प्रकार I र प्रकार II उपकरणहरूसँग सम्भव छैन।तिनीहरूको अन्तर्निहित बिजुली क्षेत्र (BEF) को कारण, pn heterojunction डायोड संरचनाहरू सामान्यतया फोटोभोल्टिक उपकरणहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ र प्रकाश 74,158,159,160,161 अन्तर्गत कोठाको तापक्रममा स्व-संचालित फोटोइलेक्ट्रिक ग्यास सेन्सरहरू बनाउने सम्भावना देखाउँदछ।हेटरोइन्टरफेसमा BEF, सामग्रीको फर्मी स्तरहरूमा भिन्नताको कारणले गर्दा, इलेक्ट्रोन-प्वाल जोडीहरूको विभाजनमा पनि योगदान गर्दछ।स्व-संचालित फोटोभोल्टिक ग्यास सेन्सरको फाइदा यसको कम पावर खपत हो किनभने यसले प्रकाशको ऊर्जा अवशोषित गर्न सक्छ र त्यसपछि बाह्य शक्ति स्रोतको आवश्यकता बिना आफैलाई वा अन्य लघु उपकरणहरू नियन्त्रण गर्न सक्छ।उदाहरणका लागि, तनुमा र Sugiyama162 ले SnO2-आधारित पोलीक्रिस्टलाइन CO2 सेन्सरहरू सक्रिय गर्न NiO/ZnO pn heterojunctions लाई सौर्य कक्षहरूको रूपमा बनाएका छन्।Gad et al।74 ले चित्र 10a मा देखाइए अनुसार Si/ZnO@CdS pn heterojunction मा आधारित सेल्फ-संचालित फोटोभोल्टिक ग्यास सेन्सर रिपोर्ट गर्‍यो।ठाडो उन्मुख ZnO nanowires Si/ZnO pn heterojunctions बनाउनको लागि सीधा p-प्रकार सिलिकन सब्सट्रेटहरूमा हुर्कियो।त्यसपछि सीडीएस न्यानो कणहरू रासायनिक सतह परिमार्जनद्वारा ZnO न्यानोवायरको सतहमा परिमार्जन गरियो।अंजीर मा।10a O2 र इथेनॉलको लागि अफ-लाइन Si/ZnO@CdS सेन्सर प्रतिक्रिया परिणामहरू देखाउँछ।उज्यालो अन्तर्गत, Si/ZnO heterointerface मा BEP को समयमा इलेक्ट्रोन-होल जोडीहरू अलग हुने कारणले ओपन-सर्किट भोल्टेज (Voc) जोडिएको डायोडको संख्या 74,161 सँग रैखिक रूपमा बढ्छ।Voc एक समीकरण द्वारा प्रतिनिधित्व गर्न सकिन्छ।(५) १५६,
जहाँ ND, NA, र Ni क्रमशः दाता, स्वीकारकर्ता, र आन्तरिक वाहकहरूको सांद्रता हो, र k, T, र q अघिल्लो समीकरणमा जस्तै समान मापदण्डहरू हुन्।जब अक्सिडाइजिङ ग्यासहरूको सम्पर्कमा आउँछ, तिनीहरूले ZnO न्यानोवायरहरूबाट इलेक्ट्रोनहरू निकाल्छन्, जसले \(N_D^{ZnO}\) र Voc मा कमी निम्त्याउँछ।यसको विपरीत, ग्यासको कमीले भोक (चित्र 10a) मा वृद्धि भयो।ZnO लाई CdS न्यानो पार्टिकल्सले सजाउँदा, CdS न्यानो पार्टिकलहरूमा फोटोएक्साइटेड इलेक्ट्रोनहरू ZnO को कन्डक्शन ब्यान्डमा इन्जेक्सन गरिन्छ र सोस्ने ग्याससँग अन्तरक्रिया गरिन्छ, जसले गर्दा धारणा दक्षता ७४,१६० बढ्छ।Si/ZnO मा आधारित समान आत्म-संचालित फोटोभोल्टिक ग्यास सेन्सर Hoffmann et al द्वारा रिपोर्ट गरिएको थियो।160, 161 (चित्र 10b)।यस सेन्सरलाई कार्य प्रकार्य समायोजन गर्न amine-functionalized ZnO nanoparticles ([3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane) (amino-functionalized-SAM) र thiol (3-mercaptopropyl)-कार्यात्मक को लाइन प्रयोग गरेर तयार गर्न सकिन्छ। NO2 (trimethoxysilane) (thiol-functionalized-SAM)) (Fig. 10b) 74,161 को चयनात्मक पत्ता लगाउनको लागि लक्षित ग्यासको।
एक प्रकार III उपकरण को संरचना मा आधारित एक आत्म-संचालित फोटोइलेक्ट्रिक ग्यास सेन्सर।Si/ZnO@CdS मा आधारित सेल्फ-संचालित फोटोभोल्टिक ग्यास सेन्सर, सेल्फ-सञ्चालित सेन्सिङ मेकानिज्म र सेन्सर प्रतिक्रिया अक्सिडाइज्ड (O2) र घटाइएको (1000 ppm इथेनॉल) ग्यासहरू सूर्यको प्रकाशमा;74b स्व-संचालित फोटोभोल्टिक ग्यास सेन्सर Si ZnO/ZnO सेन्सरहरूमा आधारित छ र ZnO SAM को टर्मिनल एमाइन्स र thiols 161 संग कार्यात्मककरण पछि विभिन्न ग्यासहरूमा सेन्सर प्रतिक्रियाहरू
तसर्थ, टाइप III सेन्सरहरूको संवेदनशील संयन्त्रको बारेमा छलफल गर्दा, हेटेरोजंक्शन बाधाको उचाइमा परिवर्तन र वाहक एकाग्रतालाई प्रभाव पार्ने ग्यासको क्षमता निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण छ।थप रूपमा, रोशनीले फोटो-जेनरेट गरिएको क्यारियरहरू उत्पन्न गर्न सक्छ जुन ग्यासहरूसँग प्रतिक्रिया गर्दछ, जुन आत्म-संचालित ग्यास पत्ता लगाउनको लागि आशाजनक छ।
यस साहित्य समीक्षामा छलफल गरिए अनुसार, धेरै फरक MOS heteronanostructures सेन्सर प्रदर्शन सुधार गर्न निर्माण गरिएको छ।वेब अफ साइन्स डाटाबेस विभिन्न किवर्डहरू (मेटल अक्साइड कम्पोजिट, कोर-म्यान मेटल अक्साइड, लेयर्ड मेटल अक्साइड, र सेल्फ-सञ्चालित ग्यास विश्लेषकहरू) साथै विशिष्ट विशेषताहरू (प्रचुरता, संवेदनशीलता/चयनता, शक्ति उत्पादन क्षमता, निर्माण) को लागि खोजी गरिएको थियो। ।विधि यी तीन मध्ये तीनवटा यन्त्रका विशेषताहरू तालिका २ मा देखाइएको छ। उच्च प्रदर्शन ग्यास सेन्सरहरूको लागि समग्र डिजाइन अवधारणालाई यामाजोद्वारा प्रस्तावित तीन मुख्य कारकहरूको विश्लेषण गरेर छलफल गरिएको छ।MOS Heterostructure सेन्सरहरूका लागि संयन्त्रहरू ग्याँस सेन्सरहरूलाई प्रभाव पार्ने कारकहरू बुझ्नको लागि, विभिन्न MOS मापदण्डहरू (जस्तै, अनाजको आकार, सञ्चालन तापमान, दोष र अक्सिजन रिक्तता घनत्व, खुला क्रिस्टल प्लेनहरू) ध्यानपूर्वक अध्ययन गरिएको छ।यन्त्र संरचना, जुन सेन्सरको सेन्सिङ व्यवहारको लागि पनि महत्वपूर्ण छ, बेवास्ता गरिएको छ र विरलै छलफल गरिएको छ।यस समीक्षाले तीन विशिष्ट प्रकारका यन्त्र संरचना पत्ता लगाउनका लागि अन्तर्निहित संयन्त्रहरू छलफल गर्दछ।
अनाज आकार संरचना, निर्माण विधि, र एक प्रकार I सेन्सरमा सेन्सिङ सामग्रीको heterojunctions को संख्याले सेन्सरको संवेदनशीलतालाई धेरै असर गर्न सक्छ।थप रूपमा, सेन्सरको व्यवहार पनि कम्पोनेन्टहरूको मोलर अनुपातबाट प्रभावित हुन्छ।Type II उपकरण संरचनाहरू (सजावटी heteronanostructures, bilayer वा multilayer फिल्महरू, HSSNs) दुई वा बढी कम्पोनेन्टहरू मिलेर बनेको सबैभन्दा लोकप्रिय यन्त्र संरचनाहरू हुन्, र इलेक्ट्रोडमा एउटा मात्र कम्पोनेन्ट जोडिएको हुन्छ।यस यन्त्र संरचनाको लागि, कन्डक्शन च्यानलहरूको स्थान र तिनीहरूको सापेक्ष परिवर्तनहरू निर्धारण गर्ने धारणाको संयन्त्रको अध्ययन गर्न महत्त्वपूर्ण छ।किनभने टाइप II यन्त्रहरूमा धेरै फरक पदानुक्रमिक हेटेरोनानोस्ट्रक्चरहरू समावेश छन्, धेरै फरक सेन्सिङ मेकानिजमहरू प्रस्ताव गरिएको छ।एक प्रकार III संवेदी संरचना मा, वहन च्यानल heterojunction मा गठन एक heterojunction द्वारा प्रभुत्व छ, र धारणा संयन्त्र पूर्ण रूपमा फरक छ।तसर्थ, प्रकार III सेन्सरमा लक्षित ग्यासको जोखिम पछि heterojunction अवरोध को उचाइ मा परिवर्तन निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण छ।यस डिजाइनको साथ, शक्ति खपत कम गर्न स्व-संचालित फोटोभोल्टिक ग्यास सेन्सरहरू बनाउन सकिन्छ।यद्यपि, हालको निर्माण प्रक्रिया बरु जटिल छ र परम्परागत एमओएस-आधारित केमो-प्रतिरोधी ग्यास सेन्सरहरू भन्दा संवेदनशीलता धेरै कम छ, स्व-संचालित ग्यास सेन्सरहरूको अनुसन्धानमा अझै धेरै प्रगति छ।
पदानुक्रमिक heteronanostructures संग ग्यास MOS सेन्सर को मुख्य लाभ गति र उच्च संवेदनशीलता हो।जे होस्, MOS ग्यास सेन्सरका केही प्रमुख समस्याहरू (जस्तै, उच्च परिचालन तापक्रम, दीर्घकालीन स्थिरता, कमजोर चयनशीलता र पुन: उत्पादनशीलता, आर्द्रता प्रभावहरू, आदि) अझै पनि अवस्थित छन् र तिनीहरूलाई व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गर्न अघि सम्बोधन गर्न आवश्यक छ।आधुनिक MOS ग्यास सेन्सरहरू सामान्यतया उच्च तापक्रममा काम गर्छन् र धेरै शक्ति खपत गर्छन्, जसले सेन्सरको दीर्घकालीन स्थिरतालाई असर गर्छ।यो समस्या समाधान गर्न दुई साझा दृष्टिकोण छन्: (1) कम शक्ति सेन्सर चिप्स को विकास;(२) कम तापक्रममा वा कोठाको तापक्रममा पनि काम गर्न सक्ने नयाँ संवेदनशील सामग्रीको विकास।कम-शक्ति सेन्सर चिप्सको विकासको लागि एउटा दृष्टिकोण सिरेमिक र सिलिकन 163 मा आधारित माइक्रोहिटिंग प्लेटहरू निर्माण गरेर सेन्सरको आकारलाई कम गर्नु हो।सिरेमिकमा आधारित माइक्रो हीटिंग प्लेटहरूले लगभग 50-70 mV प्रति सेन्सर खपत गर्दछ, जबकि अनुकूलित सिलिकन आधारित माइक्रो हीटिंग प्लेटहरू 300 °C163,164 मा लगातार सञ्चालन गर्दा प्रति सेन्सर 2 mW जति कम खपत गर्न सक्छ।नयाँ सेन्सिङ सामाग्री को विकास अपरेटिङ तापमान कम गरेर बिजुली खपत कम गर्न को लागी एक प्रभावकारी तरीका हो, र सेन्सर स्थिरता पनि सुधार गर्न सक्छ।सेन्सरको संवेदनशीलता बढाउन MOS को आकार घटाइरहँदा, MOS को थर्मल स्थिरता चुनौतीपूर्ण हुन्छ, जसले सेन्सर सिग्नल १६५ मा बहाव निम्त्याउन सक्छ।थप रूपमा, उच्च तापमानले हेटरोइन्टरफेसमा सामग्रीको प्रसार र मिश्रित चरणहरूको गठनलाई बढावा दिन्छ, जसले सेन्सरको इलेक्ट्रोनिक गुणहरूलाई असर गर्छ।अनुसन्धानकर्ताहरूले रिपोर्ट गर्छन् कि सेन्सरको इष्टतम परिचालन तापक्रम उपयुक्त सेन्सिङ सामग्रीहरू चयन गरेर र MOS heteronanostructures विकास गरेर कम गर्न सकिन्छ।उच्च क्रिस्टलीय MOS heteronanostructures को निर्माण को लागी एक कम-तापमान विधि को लागी खोज स्थिरता सुधार गर्न को लागी अर्को आशाजनक दृष्टिकोण हो।
MOS सेन्सरहरूको चयन अर्को व्यावहारिक मुद्दा हो किनकि विभिन्न ग्यासहरू लक्ष्य ग्याससँग एकसाथ रहन्छन्, जबकि MOS सेन्सरहरू प्रायः एक भन्दा बढी ग्यासप्रति संवेदनशील हुन्छन् र प्रायः क्रस संवेदनशीलता प्रदर्शन गर्छन्।त्यसकारण, सेन्सरको चयनशीलतालाई लक्षित ग्यास र अन्य ग्यासहरूमा बढाउनु व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण छ।विगत केही दशकहरूमा, प्रशिक्षण भेक्टर क्वान्टाइजेसन (LVQ), प्रिन्सिपल कम्पोनेन्ट एनालिसिस (PCA), जस्ता कम्प्युटेसनल एनालिसिस एल्गोरिदमको संयोजनमा "इलेक्ट्रोनिक नोज (ई-नोज)" भनिने ग्यास सेन्सरहरूको एरेहरू निर्माण गरेर छनोटलाई आंशिक रूपमा सम्बोधन गरिएको छ। इ.यौन समस्याहरू।आंशिक न्यूनतम वर्गहरू (PLS), आदि। 31, 32, 33, 34। दुई मुख्य कारकहरू (सेन्सरहरूको संख्या, जुन सेन्सर सामग्रीको प्रकारसँग नजिकबाट सम्बन्धित छन्, र कम्प्युटेसनल विश्लेषण) इलेक्ट्रोनिक नाकहरूको क्षमता सुधार गर्न महत्त्वपूर्ण छन्। ग्यासहरू पहिचान गर्न 169।यद्यपि, सेन्सरहरूको संख्या बढाउनको लागि सामान्यतया धेरै जटिल निर्माण प्रक्रियाहरू आवश्यक पर्दछ, त्यसैले इलेक्ट्रोनिक नाकहरूको कार्यसम्पादन सुधार गर्न सरल विधि खोज्नु महत्त्वपूर्ण छ।थप रूपमा, अन्य सामग्रीहरूसँग एमओएस परिमार्जन गर्नाले सेन्सरको चयनशीलता बढाउन सक्छ।उदाहरणका लागि, NP Pd सँग परिमार्जित MOS को राम्रो उत्प्रेरक गतिविधिको कारण H2 को चयनात्मक पत्ता लगाउन सकिन्छ।हालैका वर्षहरूमा, केही शोधकर्ताहरूले आकार बहिष्करण 171,172 मार्फत सेन्सर चयनशीलता सुधार गर्न MOS MOF सतह कोट गरेका छन्।यस कार्यबाट प्रेरित भएर, सामग्री कार्यात्मकताले कुनै न कुनै रूपमा चयनशीलताको समस्या समाधान गर्न सक्छ।यद्यपि, सही सामग्री छनौट गर्न अझै धेरै काम गर्न बाँकी छ।
समान अवस्था र विधिहरू अन्तर्गत निर्मित सेन्सरहरूको विशेषताहरूको पुनरावृत्ति ठूलो मात्रामा उत्पादन र व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूको लागि अर्को महत्त्वपूर्ण आवश्यकता हो।सामान्यतया, सेन्ट्रीफ्युगेशन र डिपिङ विधिहरू उच्च थ्रुपुट ग्यास सेन्सरहरू बनाउनको लागि कम लागत विधिहरू हुन्।यद्यपि, यी प्रक्रियाहरूमा, संवेदनशील सामग्री जम्मा हुन जान्छ र संवेदनशील सामग्री र सब्सट्रेट बीचको सम्बन्ध कमजोर हुन्छ68, 138, 168। परिणाम स्वरूप, सेन्सरको संवेदनशीलता र स्थिरता उल्लेखनीय रूपमा बिग्रन्छ, र प्रदर्शन पुन: उत्पादन योग्य हुन्छ।अन्य निर्माण विधिहरू जस्तै स्पटरिङ, ALD, पल्स्ड लेजर डिपोजिसन (PLD), र फिजिकल वाष्प डिपोजिसन (PVD) ले सिलिकन सिलिकन वा एल्युमिना सब्सट्रेटहरूमा बिलेयर वा मल्टिलेयर एमओएस फिल्महरू उत्पादन गर्न अनुमति दिन्छ।यी प्रविधिहरूले संवेदनशील सामग्रीको निर्माणबाट बच्न, सेन्सर पुन: उत्पादन योग्यता सुनिश्चित गर्न, र प्लानर थिइन-फिल्म सेन्सरहरूको ठूलो मात्रामा उत्पादनको सम्भाव्यता प्रदर्शन गर्दछ।यद्यपि, यी फ्ल्याट फिल्महरूको संवेदनशीलता सामान्यतया 3D न्यानोस्ट्रक्चर गरिएको सामग्रीको तुलनामा तिनीहरूको सानो विशिष्ट सतह क्षेत्र र कम ग्यास पारगम्यता 41,174 को कारण धेरै कम हुन्छ।संरचित माइक्रोएरेहरूमा विशिष्ट स्थानहरूमा MOS heteronanostructures बढाउन र संवेदनशील सामग्रीहरूको आकार, मोटाई, र आकारविज्ञानलाई सटीक रूपमा नियन्त्रण गर्ने नयाँ रणनीतिहरू उच्च पुनरुत्पादन र संवेदनशीलता भएका वेफर-स्तर सेन्सरहरूको कम लागतको निर्माणको लागि महत्वपूर्ण छन्।उदाहरणका लागि, लिउ एट अल।174 ले विशिष्ट स्थानहरूमा सिटु नी (ओएच) २ न्यानोवालहरूमा बढ्दै उच्च-थ्रुपुट क्रिस्टलाइटहरू बनाउनको लागि संयुक्त शीर्ष-डाउन र बटम-अप रणनीति प्रस्ताव गरेको छ।।माइक्रोबर्नरहरूको लागि वेफर्स।
थप रूपमा, व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा सेन्सरमा आर्द्रताको प्रभावलाई विचार गर्न महत्त्वपूर्ण छ।पानीका अणुहरूले सेन्सर सामग्रीहरूमा सोख्ने साइटहरूको लागि अक्सिजन अणुहरूसँग प्रतिस्पर्धा गर्न सक्छन् र लक्षित ग्यासको लागि सेन्सरको जिम्मेवारीलाई असर गर्न सक्छन्।अक्सिजन जस्तै, पानीले भौतिक वर्गीकरण मार्फत अणुको रूपमा कार्य गर्दछ, र केमिसोर्पशन मार्फत विभिन्न अक्सीकरण स्टेशनहरूमा हाइड्रोक्सिल रेडिकल वा हाइड्रोक्सिल समूहहरूको रूपमा अवस्थित हुन सक्छ।थप रूपमा, वातावरणको उच्च स्तर र चर आर्द्रताको कारण, लक्षित ग्यासमा सेन्सरको भरपर्दो प्रतिक्रिया ठूलो समस्या हो।यस समस्यालाई सम्बोधन गर्न धेरै रणनीतिहरू विकसित गरिएको छ, जस्तै ग्यास पूर्वकेन्द्रीकरण177, नमी क्षतिपूर्ति र क्रस-प्रतिक्रियात्मक जाली विधिहरू178, साथै सुकाउने विधिहरू179,180।यद्यपि, यी विधिहरू महँगो, जटिल छन्, र सेन्सरको संवेदनशीलता घटाउँछन्।आर्द्रताको प्रभावलाई दबाउन धेरै सस्तो रणनीतिहरू प्रस्ताव गरिएको छ।उदाहरण को लागी, Pd न्यानो पार्टिकल्स संग SnO2 लाई सजाउनुले adsorbed अक्सिजन को anionic कणहरुमा रूपान्तरण लाई बढावा दिन सक्छ, जबकि SnO2 लाई पानी को अणुहरु को लागी उच्च आत्मीयता संग सामग्री संग कार्यात्मक बनाउछ, जस्तै NiO र CuO, पानी को अणुहरु मा नमी निर्भरता रोक्न को लागी दुई तरिका हो।।सेन्सरहरू 181, 182, 183। साथै, हाइड्रोफोबिक सतहहरू ३६,१३८,१८४,१८५ बनाउन हाइड्रोफोबिक सामग्रीहरू प्रयोग गरेर आर्द्रताको प्रभावलाई पनि कम गर्न सकिन्छ।यद्यपि, नमी-प्रतिरोधी ग्यास सेन्सरहरूको विकास अझै प्रारम्भिक चरणमा छ, र यी मुद्दाहरूलाई सम्बोधन गर्न थप उन्नत रणनीतिहरू आवश्यक छ।
निष्कर्षमा, एमओएस हेटेरोनानोस्ट्रक्चरहरू सिर्जना गरेर पत्ता लगाउने कार्यसम्पादनमा सुधारहरू (जस्तै, संवेदनशीलता, चयनशीलता, कम इष्टतम सञ्चालन तापमान) हासिल गरिएको छ, र विभिन्न सुधारिएको पत्ता लगाउने संयन्त्रहरू प्रस्ताव गरिएको छ।एक विशेष सेन्सर को संवेदन तंत्र को अध्ययन गर्दा, यन्त्र को ज्यामितीय संरचना पनि खातामा लिनु पर्छ।ग्यास सेन्सरहरूको कार्यसम्पादनमा थप सुधार गर्न र भविष्यमा बाँकी रहेका चुनौतीहरूलाई सम्बोधन गर्न नयाँ सेन्सिङ सामग्रीहरूमा अनुसन्धान र उन्नत निर्माण रणनीतिहरूमा अनुसन्धान आवश्यक हुनेछ।सेन्सर विशेषताहरु को नियन्त्रित ट्युनिंग को लागी, यो सेन्सर सामाग्री को सिंथेटिक विधि र heteronanostructures को प्रकार्य को बीच सम्बन्ध को व्यवस्थित निर्माण गर्न को लागी आवश्यक छ।थप रूपमा, सतह प्रतिक्रियाहरूको अध्ययन र आधुनिक चरित्रीकरण विधिहरू प्रयोग गरेर हेटेरोइन्टरफेसहरूमा परिवर्तनहरूले तिनीहरूको धारणाको संयन्त्रलाई स्पष्ट गर्न र हेटेरोनानोस्ट्रक्चर्ड सामग्रीहरूमा आधारित सेन्सरहरूको विकासको लागि सिफारिसहरू प्रदान गर्न मद्दत गर्न सक्छ।अन्तमा, आधुनिक सेन्सर निर्माण रणनीतिहरूको अध्ययनले तिनीहरूको औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको लागि वेफर स्तरमा लघु ग्यास सेन्सरहरूको निर्माणलाई अनुमति दिन सक्छ।
Genzel, NN et al।शहरी क्षेत्रहरूमा अस्थमा भएका बालबालिकाहरूमा इनडोर नाइट्रोजन डाइअक्साइड स्तर र श्वासप्रश्वासको लक्षणहरूको अनुदैर्ध्य अध्ययन।छिमेक।स्वास्थ्य परिप्रेक्ष्य।११६, १४२८–१४३२ (२००८)।


पोस्ट समय: नोभेम्बर-04-2022