Ang pag-uswag sa taas nga pasundayag, madaladala ug miniaturized nga mga sensor sa gas nakakuha og dugang nga atensyon sa natad sa pag-monitor sa kalikopan, seguridad, medikal nga diagnostic ug agrikultura.Taliwala sa lain-laing mga himan sa pag-ila, ang metal-oxide-semiconductor (MOS) chemo-resistive gas sensor mao ang labing popular nga pagpili alang sa komersyal nga mga aplikasyon tungod sa ilang taas nga kalig-on, ubos nga gasto, ug taas nga pagkasensitibo.Usa sa labing hinungdanon nga mga pamaagi aron mapauswag pa ang pasundayag sa sensor mao ang paghimo sa nanosized MOS-based heterojunctions (hetero-nanostructured MOS) gikan sa MOS nanomaterials.Bisan pa, ang mekanismo sa sensing sa usa ka heteronanostructured MOS sensor lahi sa usa ka MOS gas sensor, tungod kay kini komplikado.Ang performance sa sensor maapektuhan sa lain-laing mga parameter, lakip ang pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa sensitibo nga materyal (sama sa gidak-on sa lugas, depekto nga densidad, ug materyal nga oxygen nga mga bakanteng), operating temperatura, ug device structure.Kini nga pagrepaso nagpresentar sa pipila ka mga konsepto alang sa pagdesinyo sa mga high performance gas sensors pinaagi sa pag-analisar sa sensing mechanism sa heterogeneous nanostructured MOS sensors.Dugang pa, ang impluwensya sa geometric nga istruktura sa device, nga gitino sa relasyon tali sa sensitibo nga materyal ug sa working electrode, gihisgutan.Aron tun-an ang kinaiya sa sensor nga sistematiko, kini nga artikulo nagpaila ug naghisgot sa kinatibuk-ang mekanismo sa panglantaw sa tulo ka tipikal nga geometriko nga mga istruktura sa mga himan nga gibase sa nagkalain-laing heteronanostructured nga mga materyales.Kini nga overview magsilbi nga giya alang sa umaabot nga mga magbabasa nga nagtuon sa mga sensitibo nga mekanismo sa mga sensor sa gas ug nagpalambo sa mga sensor sa gas nga adunay taas nga performance.
Ang polusyon sa hangin usa ka nagkagrabe nga problema ug usa ka seryoso nga problema sa kalikopan sa kalibutan nga naghulga sa kaayohan sa mga tawo ug mga buhing binuhat.Ang paghuyop sa mga gas nga pollutants mahimong hinungdan sa daghang mga problema sa kahimsog sama sa sakit sa respiratoryo, kanser sa baga, leukemia ug bisan ang ahat nga kamatayon1,2,3,4.Gikan sa 2012 hangtod 2016, milyon-milyon nga mga tawo ang gitaho nga namatay tungod sa polusyon sa hangin, ug matag tuig, bilyon-bilyon nga mga tawo ang na-expose sa dili maayo nga kalidad sa hangin5.Busa, importante ang paghimo sa madaladala ug miniaturized nga gas sensors nga makahatag ug real-time nga feedback ug taas nga detection performance (eg, sensitivity, selectivity, stability, ug response and recovery times).Dugang sa pagmonitor sa kinaiyahan, ang mga gas sensor adunay importante nga papel sa kaluwasan6,7,8, medikal nga diagnostics9,10, aquaculture11 ug uban pang natad12.
Hangtod karon, daghang mga madaladala nga mga sensor sa gas nga gibase sa lainlaing mga mekanismo sa sensing ang gipaila, sama sa optical13,14,15,16,17,18, electrochemical19,20,21,22 ug chemical resistive sensors23,24.Lakip kanila, metal-oxide-semiconductor (MOS) kemikal resistive sensor mao ang labing popular sa komersyal nga mga aplikasyon tungod sa ilang taas nga kalig-on ug ubos nga gasto25,26.Ang kontaminante nga konsentrasyon mahimong matino pinaagi lamang sa pag-ila sa kausaban sa MOS nga pagsukol.Sa sayong bahin sa 1960s, ang una nga chemo-resistive gas sensors base sa ZnO thin films gitaho, nga nakamugna og dakong interes sa natad sa gas detection27,28.Karon, daghang lain-laing mga MOS ang gigamit isip gas sensitive nga mga materyales, ug kini mahimong bahinon ngadto sa duha ka mga kategoriya base sa ilang pisikal nga mga kabtangan: n-type nga MOS nga adunay mga electron ingon nga kadaghanan sa mga tagdala sa bayad ug p-type nga MOS nga adunay mga lungag ingon nga kadaghanan sa mga tagdala sa bayad.mga tagdala sa bayad.Sa kinatibuk-an, ang p-type nga MOS dili kaayo popular kay sa n-type nga MOS tungod kay ang inductive nga tubag sa p-type nga MOS (Sp) proporsyonal sa square root sa n-type nga MOS (\(S_p = \sqrt { S_n}\ ) ) sa parehas nga mga pangagpas (pananglitan, parehas nga istruktura sa morphological ug parehas nga pagbag-o sa pagduko sa mga banda sa hangin) 29,30.Bisan pa, ang mga single-base nga MOS sensor nag-atubang gihapon sa mga problema sama sa dili igo nga limitasyon sa pagkakita, ubos nga pagkasensitibo ug pagkapili sa praktikal nga mga aplikasyon.Ang mga isyu sa pagkapili mahimong matubag sa pipila ka mga gidak-on pinaagi sa pagmugna og mga arrays sa mga sensor (gitawag nga "electronic noses") ug pag-apil sa computational analysis algorithms sama sa training vector quantization (LVQ), principal component analysis (PCA), ug partial least squares (PLS) analysis31, 32, 33, 34, 35. Dugang pa, ang produksyon sa ubos-dimensional MOS32,36,37,38,39 (eg one-dimensional (1D), 0D ug 2D nanomaterials), ingon man ang paggamit sa ubang mga nanomaterials ( eg MOS40,41,42 , halangdon nga metal nanoparticle (NPs))43,44, carbon nanomaterials45,46 ug conductive polymers47,48) sa paghimo sa nanoscale heterojunctions (ie, heteronanostructured MOS) mao ang uban nga gusto nga mga pamaagi sa pagsulbad sa mga problema sa ibabaw.Kung itandi sa tradisyonal nga baga nga mga pelikula sa MOS, ang low-dimensional nga MOS nga adunay taas nga espesipikong lugar sa nawong makahatag labi ka aktibo nga mga site alang sa adsorption sa gas ug mapadali ang pagsabwag sa gas36,37,49.Dugang pa, ang disenyo sa mga heteronanostructure nga nakabase sa MOS mahimo pa nga mag-tune sa transportasyon sa carrier sa heterointerface, nga moresulta sa dagkong mga pagbag-o sa pagsukol tungod sa lain-laing mga operating function50,51,52.Dugang pa, ang pipila sa mga kemikal nga epekto (pananglitan, catalytic nga kalihokan ug synergistic nga mga reaksyon sa nawong) nga mahitabo sa disenyo sa MOS heteronanostructures mahimo usab nga pagpalambo sa sensor performance.50,53,54 Bisan tuod pagdesinyo ug fabricating MOS heteronanostructures mahimong usa ka saad nga paagi sa pagpalambo sa. performance sa sensor, ang modernong chemo-resistive sensors kasagarang naggamit ug trial and error, nga makahurot ug panahon ug dili epektibo.Busa, importante nga masabtan ang sensing mechanism sa MOS based gas sensors kay kini makagiya sa disenyo sa high performance directional sensors.
Sa bag-ohay nga mga tuig, ang MOS gas sensors paspas nga naugmad ug ang pipila ka mga taho gipatik sa MOS nanostructures55,56,57, room temperature gas sensors58,59, espesyal nga MOS sensor materials60,61,62 ug specialty gas sensors63.Ang usa ka papel sa pagrepaso sa Ubang mga Review nagpunting sa pagpatin-aw sa mekanismo sa pag-sensing sa mga sensor sa gas base sa intrinsic nga pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa MOS, lakip ang papel sa mga bakanteng oksiheno 64, ang papel sa heteronanostructures 55, 65 ug pagbalhin sa bayad sa heterointerfaces 66. Dugang pa , daghang uban pang mga parameter ang makaapekto sa pasundayag sa sensor, lakip ang heterostructure, gidak-on sa lugas, temperatura sa pag-operate, densidad sa depekto, mga bakanteng oksiheno, ug bisan ang bukas nga kristal nga mga eroplano sa sensitibo nga materyal25,67,68,69,70,71.72, 73. Bisan pa, ang (panagsa ra nga gihisgutan) nga geometriko nga istruktura sa aparato, nga gitino sa relasyon tali sa sensing nga materyal ug sa nagtrabaho nga electrode, dako usab nga nakaapekto sa pagkasensitibo sa sensor74,75,76 (tan-awa ang seksyon 3 alang sa dugang nga mga detalye) .Pananglitan, Kumar et al.77 nagtaho sa duha ka gas sensor base sa samang materyal (pananglitan, duha ka-layer gas sensor base sa TiO2@NiO ug NiO@TiO2) ug nakaobserbar sa lain-laing mga kausaban sa NH3 gas resistensya tungod sa lain-laing mga device geometries.Busa, sa pag-analisar sa mekanismo sa gas-sensing, importante nga tagdon ang istruktura sa device.Sa kini nga pagrepaso, ang mga tagsulat nagpunting sa mga mekanismo sa pagtuki nga nakabase sa MOS alang sa lainlaing mga heterogenous nga nanostructure ug mga istruktura sa aparato.Kami nagtuo nga kini nga pagrepaso mahimong magsilbi nga usa ka giya alang sa mga magbabasa nga gusto nga masabtan ug analisahon ang mga mekanismo sa pag-detect sa gas ug makatampo sa pag-uswag sa umaabot nga mga high-performance nga mga sensor sa gas.
Sa fig.Ang 1a nagpakita sa batakang modelo sa usa ka mekanismo sa pag-sensing sa gas base sa usa ka MOS.Sa pagsaka sa temperatura, ang adsorption sa oxygen (O2) nga mga molekula sa ibabaw sa MOS makadani sa mga electron gikan sa MOS ug maporma ang anionic species (sama sa O2- ug O-).Dayon, ang electron depletion layer (EDL) para sa n-type nga MOS o usa ka hole accumulation layer (HAL) para sa p-type nga MOS unya maporma sa ibabaw sa MOS 15, 23, 78. Ang interaksyon tali sa O2 ug sa Ang MOS maoy hinungdan sa conduction band sa ibabaw nga MOS nga moliko pataas ug mahimong usa ka potensyal nga babag.Pagkahuman, kung ang sensor ma-expose sa target nga gas, ang gas nga na-adsorb sa ibabaw sa MOS mo-react sa ionic oxygen species, mahimong makadani sa mga electron (oxidizing gas) o pagdonar sa mga electron (pagminus sa gas).Ang pagbalhin sa electron tali sa target nga gas ug sa MOS maka-adjust sa gilapdon sa EDL o HAL30,81 nga moresulta sa kausaban sa kinatibuk-ang pagsukol sa MOS sensor.Pananglitan, alang sa usa ka pagkunhod sa gas, ang mga electron ibalhin gikan sa pagkunhod sa gas ngadto sa usa ka n-type nga MOS, nga moresulta sa usa ka ubos nga EDL ug ubos nga resistensya, nga gitawag nga n-type nga sensor nga kinaiya.Sa kasukwahi, kung ang usa ka p-type nga MOS naladlad sa usa ka pagkunhod sa gas nga nagtino sa kinaiya sa pagkasensitibo sa p-type, ang HAL mokunhod ug ang resistensya nagdugang tungod sa donasyon sa elektron.Alang sa mga oxidizing gas, ang tubag sa sensor sukwahi sa alang sa pagkunhod sa mga gas.
Basic detection mechanisms para sa n-type ug p-type MOS para sa pagkunhod ug oxidizing gases b Key factor ug physico-chemical o material nga mga kabtangan nga nalangkit sa semiconductor gas sensors 89
Gawas sa sukaranan nga mekanismo sa pagkakita, ang mga mekanismo sa pag-detect sa gas nga gigamit sa praktikal nga mga sensor sa gas medyo komplikado.Pananglitan, ang aktuwal nga paggamit sa usa ka gas sensor kinahanglang makatagbo sa daghang mga kinahanglanon (sama sa pagkasensitibo, pagkapili, ug kalig-on) depende sa mga panginahanglan sa tiggamit.Kini nga mga kinahanglanon suod nga nalangkit sa pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa sensitibo nga materyal.Pananglitan, gipakita sa Xu et al.71 nga ang mga sensor nga nakabase sa SnO2 nakab-ot ang labing taas nga pagkasensitibo kung ang diametro sa kristal (d) parehas sa o dili kaayo doble sa gitas-on sa Debye (λD) sa SnO271.Sa diha nga d ≤ 2λD, ang SnO2 hingpit nga mahurot human sa adsorption sa O2 molekula, ug ang tubag sa sensor sa pagkunhod sa gas mao ang maximum.Dugang pa, ang lain-laing mga parameter mahimong makaapekto sa pasundayag sa sensor, lakip ang temperatura sa pag-operate, mga depekto sa kristal, ug bisan ang nahayag nga kristal nga mga eroplano sa materyal nga sensing.Sa partikular, ang impluwensya sa temperatura sa operasyon gipatin-aw sa posible nga kompetisyon tali sa mga rate sa adsorption ug desorption sa target nga gas, ingon man ang reaktibo sa nawong tali sa mga molekula sa adsorbed gas ug mga partikulo sa oxygen4,82.Ang epekto sa mga depekto sa kristal hugot nga may kalabutan sa sulod sa mga bakante sa oxygen [83, 84].Ang operasyon sa sensor mahimo usab nga maapektuhan sa lainlaing reaktibo sa bukas nga kristal nga mga nawong67,85,86,87.Ang mga bukas nga kristal nga eroplano nga adunay ubos nga densidad nagpadayag sa daghang dili koordinado nga mga kasyon sa metal nga adunay mas taas nga kusog, nga nagpasiugda sa adsorption sa nawong ug pagkaaktibo88.Gilista sa Talaan 1 ang daghang mga hinungdan nga hinungdan ug ang ilang kauban nga gipaayo nga mga mekanismo sa perceptual.Busa, pinaagi sa pag-adjust sa kini nga mga materyal nga mga parameter, ang pasundayag sa pagkakita mahimong mapauswag, ug hinungdanon nga mahibal-an ang mga hinungdan nga hinungdan nga nakaapekto sa pasundayag sa sensor.
Ang Yamazoe89 ug Shimanoe et al.68,71 nagpahigayon sa usa ka gidaghanon sa mga pagtuon sa theoretical nga mekanismo sa sensor perception ug gisugyot ang tulo ka independenteng yawe nga mga butang nga nag-impluwensya sa performance sa sensor, ilabi na ang receptor function, transducer function, ug utility (Fig. 1b)..Ang function sa receptor nagtumong sa abilidad sa nawong sa MOS nga makig-uban sa mga molekula sa gas.Kini nga function suod nga nalangkit sa kemikal nga mga kabtangan sa MOS ug mahimo nga mapauswag pag-ayo pinaagi sa pagpaila sa mga langyaw nga tigdawat (pananglitan, metal NPs ug uban pang MOS).Ang transducer function nagtumong sa abilidad sa pag-convert sa reaksyon tali sa gas ug sa ibabaw sa MOS ngadto sa electrical signal nga gidominar sa mga utlanan sa lugas sa MOS.Sa ingon, ang function sa sensory labi nga naapektuhan sa gidak-on sa partikulo sa MOC ug density sa mga langyaw nga receptor.Ang Katoch et al.90 nagtaho nga ang pagkunhod sa gidak-on sa lugas sa ZnO-SnO2 nanofibrils miresulta sa pagporma sa daghang heterojunctions ug dugang nga pagkasensitibo sa sensor, nga nahiuyon sa pagpaandar sa transducer.Gikumpara ni Wang et al.91 ang lainlaing gidak-on sa lugas sa Zn2GeO4 ug gipakita ang 6.5-pilo nga pagtaas sa pagkasensitibo sa sensor pagkahuman gipaila ang mga utlanan sa lugas.Utility mao ang lain nga importante nga sensor performance factor nga naghulagway sa pagkaanaa sa gas sa internal nga MOS istruktura.Kung ang mga molekula sa gas dili makasulod ug maka-react sa internal nga MOS, ang pagkasensitibo sa sensor maminusan.Ang pagkamapuslanon suod nga nalangkit sa diffusion depth sa usa ka partikular nga gas, nga nagdepende sa pore size sa sensing material.Sakai et al.Ang 92 nagmodelo sa pagkasensitibo sa sensor sa mga flue gas ug nakit-an nga ang gibug-aton sa molekula sa gas ug ang pore radius sa sensor membrane makaapekto sa pagkasensitibo sa sensor sa lainlaing mga giladmon sa pagsabwag sa gas sa sensor membrane.Ang diskusyon sa ibabaw nagpakita nga ang taas nga performance nga mga sensor sa gas mahimong mapalambo pinaagi sa pagbalanse ug pag-optimize sa function sa receptor, transducer function, ug utility.
Ang trabaho sa ibabaw nagpatin-aw sa sukaranan nga mekanismo sa pagsabot sa usa ka MOS ug naghisgot sa daghang mga hinungdan nga makaapekto sa paghimo sa usa ka MOS.Dugang pa sa kini nga mga hinungdan, ang mga sensor sa gas nga gibase sa heterostructure mahimo’g labi nga mapauswag ang pasundayag sa sensor pinaagi sa labi nga pagpaayo sa mga function sa sensor ug receptor.Dugang pa, ang mga heteronanostructures mahimo pa nga mapauswag ang pasundayag sa sensor pinaagi sa pagpaayo sa mga reaksyon sa catalytic, pag-regulate sa pagbalhin sa bayad, ug paghimo og daghang mga adsorption site.Hangtod karon, daghang mga gas sensor nga gibase sa MOS heteronanostructures ang gitun-an aron hisgutan ang mga mekanismo alang sa gipaayo nga sensing95,96,97.Miller ug uban pa.55 nagsumaryo sa daghang mga mekanismo nga lagmit makapauswag sa pagkasensitibo sa mga heteronanostructure, lakip ang nagsalig sa ibabaw, nagsalig sa interface, ug nagsalig sa istruktura.Lakip niini, ang mekanismo sa pagpadako nga nagsalig sa interface labi ka komplikado aron matabonan ang tanan nga mga interaksyon sa interface sa usa ka teorya, tungod kay ang lainlaing mga sensor nga gibase sa heteronanostructured nga mga materyales (pananglitan, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, ug uban pa) mahimong magamit. .Schottky knot).Kasagaran, ang mga sensor nga heteronanostructured nga nakabase sa MOS kanunay naglakip sa duha o labaw pa nga mga advanced nga mekanismo sa sensor98,99,100.Ang synergistic nga epekto sa kini nga mga mekanismo sa pagpadako makapauswag sa pagdawat ug pagproseso sa mga signal sa sensor.Busa, ang pagsabot sa mekanismo sa panglantaw sa mga sensor base sa heterogeneous nanostructured nga mga materyales mao ang importante aron sa pagtabang sa mga tigdukiduki sa pagpalambo sa bottom-up gas sensors sumala sa ilang mga panginahanglan.Dugang pa, ang geometric nga istruktura sa device mahimo usab nga makaapekto sa pagkasensitibo sa sensor 74, 75, 76. Aron sistematikong pag-analisar sa kinaiya sa sensor, ang mga mekanismo sa sensing sa tulo ka mga istruktura sa device nga gibase sa lain-laing mga heteronanostructured nga mga materyales ipresentar. ug gihisgutan sa ubos.
Sa paspas nga pag-uswag sa mga sensor sa gas nga nakabase sa MOS, gisugyot ang lainlaing hetero-nanostructured MOS.Ang pagbalhin sa bayad sa heterointerface nagdepende sa lainlaing lebel sa Fermi (Ef) sa mga sangkap.Sa heterointerface, ang mga electron mobalhin gikan sa usa ka kilid nga adunay mas dako nga Ef ngadto sa pikas nga kilid nga adunay mas gamay nga Ef hangtud nga ang ilang mga lebel sa Fermi makaabot sa ekwilibriyo, ug mga lungag, vice versa.Dayon ang mga carrier sa heterointerface mahurot ug maporma ang usa ka nahurot nga layer.Sa diha nga ang sensor maladlad sa target nga gas, ang heteronanostructured MOS carrier konsentrasyon mausab, ingon man ang babag sa gitas-on, sa ingon pagpalambo sa detection signal.Dugang pa, ang lainlaing mga pamaagi sa paghimo sa mga heteronanostructure nagdala sa lainlaing mga relasyon tali sa mga materyales ug mga electrodes, nga nagdala sa lainlaing mga geometries sa aparato ug lainlaing mga mekanismo sa sensing.Sa kini nga pagrepaso, among gisugyot ang tulo nga mga istruktura sa geometric nga aparato ug hisgutan ang mekanismo sa sensing alang sa matag istruktura.
Bisan kung ang mga heterojunction adunay hinungdanon kaayo nga papel sa pasundayag sa pag-detect sa gas, ang geometry sa aparato sa tibuuk nga sensor mahimo usab nga makaimpluwensya sa pamatasan sa pag-detect, tungod kay ang lokasyon sa channel sa conduction sa sensor nagsalig kaayo sa geometry sa aparato.Tulo ka tipikal nga geometries sa heterojunction MOS nga mga himan ang gihisgutan dinhi, ingon sa gipakita sa Figure 2. Sa unang tipo, duha ka koneksyon sa MOS ang random nga gipang-apod-apod tali sa duha ka electrodes, ug ang nahimutangan sa conductive channel gitino sa main MOS, ang ikaduha mao ang pagporma sa heterogeneous nanostructures gikan sa lain-laing MOS, samtang ang usa lamang ka MOS konektado sa electrode.electrode konektado, unya ang conductive channel kasagaran nahimutang sa sulod sa MOS ug direkta nga konektado sa electrode.Sa ikatulo nga tipo, duha ka mga materyales ang gilakip sa duha ka mga electrodes nga gilain, nga naggiya sa aparato pinaagi sa usa ka heterojunction nga naporma taliwala sa duha nga mga materyales.
Ang hyphen tali sa mga compound (eg “SnO2-NiO”) nagpakita nga ang duha ka mga component gisagol lang (type I).Ang "@" nga timaan tali sa duha ka koneksyon (eg "SnO2@NiO") nagpakita nga ang scaffold nga materyal (NiO) gidayandayanan sa SnO2 para sa type II sensor structure.Ang usa ka slash (eg "NiO/SnO2") nagpakita sa usa ka tipo III nga disenyo sa sensor.
Alang sa mga sensor sa gas nga gibase sa mga komposisyon sa MOS, duha ka elemento sa MOS ang random nga giapod-apod tali sa mga electrodes.Daghang mga pamaagi sa paggama ang gihimo aron maandam ang mga komposisyon sa MOS, lakip ang sol-gel, coprecipitation, hydrothermal, electrospinning, ug mekanikal nga mga pamaagi sa pagsagol98,102,103,104.Karong bag-o, ang metal-organic frameworks (MOFs), usa ka klase sa porous crystalline structured nga mga materyales nga gilangkuban sa metal centers ug organic linkers, gigamit isip templates sa paggama sa porous MOS composites105,106,107,108.Angay nga hinumdoman nga bisan kung parehas ang porsyento sa mga komposisyon sa MOS, ang mga kinaiya sa pagkasensitibo mahimong magkalainlain kung gigamit ang lainlaing mga proseso sa paggama.109,110 Pananglitan, ang Gao et al.109 naghimo ug duha nga mga sensor nga gibase sa mga komposit nga MoO3±SnO2 nga adunay parehas nga ratio sa atomic. ( Mo: Sn = 1: 1.9 ) ug nakit-an nga ang lainlaing mga pamaagi sa paggama nagdala sa lainlaing mga pagkasensitibo.Shaposhnik ug uban pa.110 nagtaho nga ang reaksyon sa co-precipitated SnO2-TiO2 ngadto sa gaseous H2 lahi kay sa mechanically mixed nga mga materyales, bisan sa parehas nga ratio sa Sn/Ti.Kini nga kalainan mitungha tungod kay ang relasyon tali sa MOP ug MOP nga kristal nga gidak-on managlahi sa lain-laing mga pamaagi sa synthesis109,110.Kung ang gidak-on ug porma sa lugas managsama sa mga termino sa densidad sa donor ug tipo sa semiconductor, ang tubag kinahanglan nga magpabilin nga parehas kung ang geometry sa kontak dili mausab 110.Staerz ug uban pa.111 nagtaho nga ang detection nga mga kinaiya sa SnO2-Cr2O3 core-sheath (CSN) nanofibers ug ground SnO2-Cr2O3 CSNs halos managsama, nga nagsugyot nga ang nanofiber morphology wala maghatag ug bisan unsa nga bentaha.
Gawas pa sa lain-laing mga pamaagi sa paggama, ang mga tipo sa semiconductor sa duha ka lainlaing MOSFET makaapekto usab sa pagkasensitibo sa sensor.Mahimo kini nga bahinon pa sa duha ka mga kategorya depende kung ang duha ka MOSFET parehas nga tipo sa semiconductor (nn o pp junction) o lainlain nga tipo (pn junction).Kung ang mga sensor sa gas gibase sa mga komposisyon sa MOS sa parehas nga tipo, pinaagi sa pagbag-o sa ratio sa molar sa duha nga MOS, ang kinaiya sa pagtubag sa pagkasensitibo nagpabilin nga wala mausab, ug ang pagkasensitibo sa sensor magkalainlain depende sa gidaghanon sa nn- o pp-heterojunctions.Sa diha nga ang usa ka component mopatigbabaw sa composite (eg 0.9 ZnO-0.1 SnO2 o 0.1 ZnO-0.9 SnO2), ang conduction channel determinado sa dominanteng MOS, nga gitawag nga homojunction conduction channel 92.Kung ang mga ratios sa duha ka mga sangkap ikatandi, gituohan nga ang conduction channel gidominar sa heterojunction98,102.Yamazoe ug uban pa.Ang 112,113 nagtaho nga ang heterocontact nga rehiyon sa duha ka mga sangkap makapauswag pag-ayo sa pagkasensitibo sa sensor tungod kay ang heterojunction barrier nga naporma tungod sa lain-laing mga operating function sa mga component mahimong epektibo nga makontrol ang drift mobility sa sensor nga naladlad sa mga electron.Nagkalainlain nga ambient gas 112,113.Sa fig.Gipakita sa Figure 3a nga ang mga sensor nga gibase sa SnO2-ZnO fibrous hierarchical nga mga istruktura nga adunay lainlain nga sulud sa ZnO (gikan sa 0 hangtod 10 mol % Zn) mahimo nga pilion nga makit-an ang ethanol.Lakip kanila, ang usa ka sensor nga gibase sa SnO2-ZnO fibers (7 mol.% Zn) nagpakita sa pinakataas nga pagkasensitibo tungod sa pagporma sa usa ka dako nga gidaghanon sa mga heterojunctions ug usa ka pagtaas sa piho nga nawong nga dapit, nga nagdugang sa function sa converter ug milambo. sensitivity 90 Apan, uban sa dugang nga pagtaas sa ZnO sulod ngadto sa 10 mol.%, ang microstructure SnO2-ZnO composite makaputos sa ibabaw activation mga dapit ug pagpakunhod sa sensor sensitivity85.Ang usa ka susama nga uso naobserbahan usab alang sa mga sensor base sa NiO-NiFe2O4 pp heterojunction composites nga adunay lainlaing Fe / Ni ratios (Fig. 3b)114.
SEM nga mga hulagway sa SnO2-ZnO fibers (7 mol.% Zn) ug sensor response sa nagkalain-laing mga gas nga adunay konsentrasyon nga 100 ppm sa 260 °C;54b Mga tubag sa mga sensor base sa puro NiO ug NiO-NiFe2O4 composites sa 50 ppm sa nagkalain-laing mga gas, 260 °C;114 ( c) Schematic diagram sa gidaghanon sa mga node sa xSnO2-(1-x)Co3O4 nga komposisyon ug ang katugbang nga resistensya ug sensitivity nga mga reaksyon sa xSnO2-(1-x)Co3O4 nga komposisyon kada 10 ppm CO, acetone, C6H6 ug SO2 gas sa 350 °C pinaagi sa pagbag-o sa molar ratio sa Sn/Co 98
Ang pn-MOS composite nagpakita sa lain-laing sensitivity kinaiya depende sa atomic ratio sa MOS115.Sa kinatibuk-an, ang sensory behavior sa MOS composites nagdepende pag-ayo kung diin ang MOS naglihok isip nag-unang conduction channel alang sa sensor.Busa, importante kaayo nga ihulagway ang porsyento nga komposisyon ug nanostructure sa mga composite.Gikumpirma ni Kim et al.98 kini nga konklusyon pinaagi sa pag-synthesize sa usa ka serye sa xSnO2 ± (1-x) Co3O4 composite nanofibers pinaagi sa electrospinning ug pagtuon sa ilang mga kabtangan sa sensor.Ilang naobserbahan nga ang kinaiya sa SnO2-Co3O4 composite sensor mibalhin gikan sa n-type ngadto sa p-type pinaagi sa pagkunhod sa porsyento sa SnO2 (Fig. 3c)98.Dugang pa, ang heterojunction-dominated sensors (base sa 0.5 SnO2-0.5 Co3O4) nagpakita sa pinakataas nga transmission rate para sa C6H6 kumpara sa homojunction-dominant sensors (eg, high SnO2 o Co3O4 sensors).Ang kinaiyanhon nga taas nga pagsukol sa 0.5 SnO2-0.5 Co3O4 nga nakabase nga sensor ug ang labi ka dako nga abilidad sa pag-modulate sa kinatibuk-ang resistensya sa sensor nakatampo sa labing taas nga pagkasensitibo niini sa C6H6.Dugang pa, ang mga depekto sa lattice mismatch nga naggikan sa SnO2-Co3O4 heterointerfaces makamugna og preferential adsorption sites para sa mga molekula sa gas, sa ingon makapalambo sa sensor response109,116.
Dugang sa semiconductor-type nga MOS, ang touch behavior sa MOS composites mahimo usab nga ipasadya gamit ang chemistry sa MOS-117.Huo et al.117 migamit ug usa ka simple nga soak-bake method sa pag-andam sa Co3O4-SnO2 composites ug nakit-an nga sa Co/Sn molar ratio nga 10%, ang sensor nagpakita ug p-type detection response sa H2 ug n-type sensitivity sa H2.tubag.Ang mga tubag sa sensor sa CO, H2S ug NH3 nga mga gas gipakita sa Figure 4a117.Sa ubos nga mga ratios sa Co/Sn, daghang mga homojunction ang naporma sa SnO2±SnO2 nanograin boundaries ug nagpakita sa n-type nga sensor nga mga tubag sa H2 (Fig. 4b,c)115.Uban sa pagtaas sa ratio sa Co/Sn hangtod sa 10 mol.%, imbes nga SnO2-SnO2 homojunctions, daghang Co3O4-SnO2 heterojunctions ang dungan nga naporma (Fig. 4d).Tungod kay ang Co3O4 dili aktibo bahin sa H2, ug ang SnO2 kusog nga reaksyon sa H2, ang reaksyon sa H2 nga adunay ionic oxygen species kasagaran mahitabo sa ibabaw sa SnO2117.Busa, ang mga electron mobalhin ngadto sa SnO2 ug ang Ef SnO2 mobalhin ngadto sa conduction band, samtang ang Ef Co3O4 nagpabilin nga wala mausab.Ingon usa ka sangputanan, ang pagsukol sa sensor nagdugang, nga nagpakita nga ang mga materyales nga adunay taas nga ratio sa Co / Sn nagpakita sa pamatasan sa p-type sensing (Fig. 4e).Sa kasukwahi, ang CO, H2S, ug NH3 nga mga gas mo-react sa ionic oxygen species sa SnO2 ug Co3O4 surfaces, ug ang mga electron mobalhin gikan sa gas ngadto sa sensor, nga moresulta sa pagkunhod sa barrier height ug n-type sensitivity (Fig. 4f)..Kini nga lainlain nga pamatasan sa sensor tungod sa lainlain nga reaksyon sa Co3O4 nga adunay lainlaing mga gas, nga dugang nga gikumpirma ni Yin et al.118 .Sa susama, Katoch et al.Gipakita sa 119 nga ang mga komposit nga SnO2-ZnO adunay maayo nga pagkapili ug taas nga pagkasensitibo sa H2.Kini nga kinaiya mahitabo tungod kay ang H atomo daling ma-adsorb sa O nga mga posisyon sa ZnO tungod sa lig-on nga hybridization tali sa s-orbital sa H ug sa p-orbital sa O, nga mosangpot sa metallization sa ZnO120,121.
a Co/Sn-10% dynamic resistance curves para sa tipikal nga pagkunhod sa mga gas sama sa H2, CO, NH3 ug H2S, b, c Co3O4/SnO2 composite sensing mechanism diagram para sa H2 sa ubos nga % m.Co/Sn, df Co3O4 Mechanism detection sa H2 ug CO, H2S ug NH3 nga adunay taas nga Co/Sn/SnO2 composite
Busa, mahimo natong mapauswag ang pagkasensitibo sa I-type nga sensor pinaagi sa pagpili sa angay nga mga pamaagi sa paghimo, pagkunhod sa gidak-on sa lugas sa mga composite, ug pag-optimize sa molar ratio sa MOS composites.Dugang pa, ang usa ka lawom nga pagsabut sa kemistriya sa sensitibo nga materyal mahimo pa nga makapauswag sa pagkapili sa sensor.
Type II sensor structures mao ang lain nga popular nga sensor structure nga makagamit sa lain-laing mga heterogeneous nanostructured nga mga materyales, lakip ang usa ka "master" nanomaterial ug usa ka ikaduha o bisan ikatulo nga nanomaterial.Pananglitan, ang one-dimensional o two-dimensional nga mga materyales nga gidekorasyonan og nanoparticles, core-shell (CS) ug multilayer heteronanostructured nga mga materyales kasagarang gigamit sa type II sensor structures ug hisgotan sa detalye sa ubos.
Alang sa una nga heteronanostructure nga materyal (dekorasyon nga heteronanostructure), ingon sa gipakita sa Fig. 2b (1), ang mga conductive channel sa sensor konektado sa usa ka base nga materyal.Tungod sa pagporma sa heterojunctions, ang giusab nga mga nanoparticle makahatag og mas reaktibo nga mga site para sa gas adsorption o desorption, ug mahimo usab nga molihok isip mga catalyst aron mapalambo ang sensing performance109,122,123,124.Namatikdan ni Yuan et al.41 nga ang pagdekorasyon sa WO3 nanowires nga adunay CeO2 nanodots makahatag og dugang nga adsorption sites sa CeO2@WO3 heterointerface ug sa CeO2 surface ug makamugna og dugang chemisorbed oxygen species alang sa reaksyon sa acetone.Gunawan et al.125. Usa ka ultra-high sensitivity acetone sensor base sa one-dimensional Au@α-Fe2O3 ang gisugyot ug naobserbahan nga ang sensitivity sa sensor kontrolado pinaagi sa pagpaaktibo sa O2 molecules isip tinubdan sa oxygen.Ang presensya sa Au NPs mahimong molihok isip usa ka catalyst nga nagpasiugda sa pagbulag sa mga molekula sa oksiheno ngadto sa lattice oxygen alang sa oksihenasyon sa acetone.Ang susamang mga resulta nakuha ni Choi et al.9 diin ang usa ka Pt catalyst gigamit sa pag-dissociate sa adsorbed oxygen molecules ngadto sa ionized oxygen species ug pagpalambo sa sensitibo nga tubag sa acetone.Sa 2017, ang sama nga research team nagpakita nga ang bimetallic nanoparticle mas episyente sa catalysis kay sa single noble metal nanoparticles, sama sa gipakita sa Figure 5126. Ang 5a usa ka eskematiko sa proseso sa paggama alang sa platinum-based bimetallic (PtM) NPs gamit ang apoferritin cells nga adunay usa ka average nga gidak-on nga ubos sa 3 nm.Dayon, gamit ang electrospinning nga pamaagi, ang PtM @ WO3 nanofibers nakuha aron madugangan ang pagkasensitibo ug pagkapili sa acetone o H2S (Fig. 5b-g).Bag-ohay lang, ang single atom catalysts (SACs) nagpakita ug maayo kaayong catalytic performance sa natad sa catalysis ug gas analysis tungod sa pinakataas nga efficiency sa paggamit sa atoms ug tuned electronic structures127,128.Shin ug uban pa.Gigamit sa 129 ang Pt-SA nga naka-angkla nga carbon nitride (MCN), SnCl2 ug PVP nanosheet isip mga tinubdan sa kemikal sa pag-andam sa Pt@MCN@SnO2 inline fibers alang sa pag-detect sa gas.Bisan pa sa ubos kaayo nga sulod sa Pt@MCN (gikan sa 0.13 wt.% ngadto sa 0.68 wt.%), ang detection performance sa gaseous formaldehyde Pt@MCN@SnO2 mas labaw sa ubang reference samples (pure SnO2, MCN@SnO2 ug Pt NPs@ SnO2)..Kining maayo kaayo nga pasundayag sa pagkakita mahimong ikapasangil sa kinatas-ang atomic efficiency sa Pt SA catalyst ug ang minimum nga coverage sa SnO2129 active sites.
Apoferritin-loaded encapsulation nga paagi sa pagkuha sa PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) nanoparticle;dinamikong gas sensitibo nga mga kabtangan sa bd pristine WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, ug Pt-NiO@WO3 nanofibers;base, pananglitan, sa selectivity properties sa PtPd@WO3, PtRn@WO3 ug Pt-NiO@WO3 nanofiber sensors ngadto sa 1 ppm sa interfering gas 126
Dugang pa, ang mga heterojunction nga naporma tali sa mga materyales sa scaffold ug nanoparticle mahimo usab nga epektibo nga modulate ang mga channel sa conduction pinaagi sa usa ka radial modulation nga mekanismo aron mapauswag ang performance sa sensor130,131,132.Sa fig.Gipakita sa Figure 6a ang mga kinaiya sa sensor sa lunsay nga SnO2 ug Cr2O3@SnO2 nanowires alang sa pagkunhod ug pag-oxidize sa mga gas ug ang katugbang nga mekanismo sa sensor131.Kung itandi sa puro nga SnO2 nanowires, ang tubag sa Cr2O3@SnO2 nanowires sa pagkunhod sa mga gas labi nga gipauswag, samtang ang tubag sa pag-oxidizing nga mga gas mas grabe.Kini nga mga panghitabo suod nga nalangkit sa lokal nga deceleration sa conduction channels sa SnO2 nanowires sa radial direksyon sa naporma pn heterojunction.Ang resistensya sa sensor mahimong yano nga matun-an pinaagi sa pagbag-o sa gilapdon sa EDL sa nawong sa puro nga SnO2 nanowires pagkahuman sa pagkaladlad sa pagkunhod ug pag-oxidizing nga mga gas.Bisan pa, alang sa Cr2O3@SnO2 nanowires, ang inisyal nga DEL sa SnO2 nanowires sa hangin gidugangan kon itandi sa puro nga SnO2 nanowires, ug ang conduction channel gipugngan tungod sa pagporma sa usa ka heterojunction.Busa, kung ang sensor naladlad sa usa ka pagkunhod sa gas, ang natanggong nga mga electron gibuhian ngadto sa SnO2 nanowires ug ang EDL grabe nga pagkunhod, nga miresulta sa mas taas nga pagkasensitibo kay sa puro SnO2 nanowires.Sa kasukwahi, kung mobalhin sa usa ka oxidizing gas, ang pagpalapad sa DEL limitado, nga moresulta sa ubos nga pagkasensitibo.Ang susama nga sensory response nga mga resulta naobserbahan sa Choi et al., 133 diin ang SnO2 nanowires nga gidekorasyonan sa p-type nga WO3 nanoparticle nagpakita sa kamahinungdanon nga pagpalambo sa sensory nga tubag sa pagkunhod sa mga gas, samtang ang n-decorated SnO2 sensors nakapauswag sa pagkasensitibo sa oxidizing gases.TiO2 nanoparticle (Fig. 6b) 133. Kini nga resulta nag-una tungod sa lain-laing mga gimbuhaton sa trabaho sa SnO2 ug MOS (TiO2 o WO3) nanoparticle.Sa p-type (n-type) nanoparticle, ang conduction channel sa framework material (SnO2) nagpalapad (o nagkontrata) sa radial nga direksyon, ug unya, ubos sa aksyon sa pagkunhod (o oxidation), dugang nga pagpalapad (o pagpamubo) sa conduction channel sa SnO2 – gusok ) sa gas (Fig. 6b).
Ang mekanismo sa modulasyon sa radial nga gipahinabo sa giusab nga LF MOS.usa ka Summary sa mga tubag sa gas sa 10 ppm nga pagkunhod ug pag-oxidize sa mga gas base sa puro nga SnO2 ug Cr2O3@SnO2 nanowires ug katugbang nga sensing mechanism schematic diagrams;ug katugbang nga mga laraw sa WO3@SnO2 nanorods ug detection mechanism133
Sa bilayer ug multilayer heterostructure nga mga himan, ang conduction channel sa device gidominar sa layer (kasagaran sa ubos nga layer) sa direktang kontak sa mga electrodes, ug ang heterojunction nga naporma sa interface sa duha ka mga sapaw makakontrol sa conductivity sa ubos nga layer. .Busa, kung ang mga gas makig-uban sa ibabaw nga layer, kini mahimong makaapekto sa mga agianan sa conduction sa ubos nga layer ug ang resistensya 134 sa device.Pananglitan, Kumar et al.77 nagtaho sa kaatbang nga kinaiya sa TiO2@NiO ug NiO@TiO2 double layers para sa NH3.Kini nga kalainan mitungha tungod kay ang conduction channels sa duha ka sensors nagdominar sa mga lut-od sa lain-laing mga materyales (NiO ug TiO2, sa tinagsa), ug unya ang mga kalainan sa nagpahiping conduction channels lahi77.
Ang bilayer o multilayer heteronanostructures kasagarang gihimo pinaagi sa sputtering, atomic layer deposition (ALD) ug centrifugation56,70,134,135,136.Ang gibag-on sa pelikula ug ang lugar sa pagkontak sa duha nga mga materyales mahimong maayo nga kontrolado.Ang mga numero 7a ug b nagpakita sa NiO@SnO2 ug Ga2O3@WO3 nanofilms nga nakuha pinaagi sa sputtering alang sa ethanol detection135,137.Bisan pa, kini nga mga pamaagi sa kasagaran nagpatunghag mga patag nga pelikula, ug kini nga mga patag nga pelikula dili kaayo sensitibo kaysa sa 3D nanostructured nga mga materyales tungod sa ilang ubos nga espesipikong lugar sa nawong ug gas permeability.Busa, ang usa ka liquid-phase nga estratehiya alang sa paghimo sa bilayer nga mga pelikula nga adunay lain-laing mga hierarchy gisugyot usab aron sa pagpalambo sa perceptual performance pinaagi sa pagdugang sa piho nga surface area41,52,138.Ang Zhu et al139 naghiusa sa sputtering ug hydrothermal nga mga teknik aron makagama og maayo kaayo nga ZnO nanowires sa SnO2 nanowires (ZnO@SnO2 nanowires) para sa H2S detection (Fig. 7c).Ang tubag niini sa 1 ppm H2S kay 1.6 ka pilo nga mas taas kaysa sa usa ka sensor nga gibase sa sputtered ZnO@SnO2 nanofilms.Liu ug uban pa.52 nagtaho sa usa ka taas nga performance H2S sensor sa paggamit sa usa ka duha ka-lakang sa situ chemical deposition pamaagi sa fabricate hierarchical SnO2@NiO nanostructures gisundan sa thermal annealing (Fig. 10d).Kung itandi sa naandan nga sputtered SnO2@NiO bilayer nga mga pelikula, ang pagkasensitibo sa performance sa SnO2@NiO hierarchical bilayer nga estraktura labi nga milambo tungod sa pagtaas sa piho nga lugar sa nawong52,137.
Doble nga layer gas sensor base sa MOS.NiO@SnO2 nanofilm para sa ethanol detection;137b Ga2O3@WO3 nanofilm para sa ethanol detection;135c kaayo nga gimando SnO2@ZnO bilayer hierarchical istruktura alang sa H2S detection;139d SnO2@NiO bilayer hierarchical nga istruktura alang sa pag-ila sa H2S52.
Sa type II nga mga himan nga gibase sa core-shell heteronanostructures (CSHNs), ang sensing mechanism mas komplikado, tungod kay ang conduction channels dili limitado sa sulod nga shell.Ang ruta sa paggama ug ang gibag-on (hs) sa pakete mahimong mahibal-an ang lokasyon sa mga conductive channel.Pananglitan, sa diha nga ang paggamit sa bottom-up nga mga pamaagi sa synthesis, conduction channels kasagaran limitado ngadto sa sulod nga kinauyokan, nga susama sa istruktura sa duha ka-layer o multilayer device nga mga istruktura (Fig. 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu ug uban pa.Ang 144 nagtaho sa usa ka bottom-up nga pamaagi sa pagkuha sa CSHN NiO@α-Fe2O3 ug CuO@α-Fe2O3 pinaagi sa pagdeposito sa usa ka layer sa NiO o CuO NPs sa α-Fe2O3 nanorods diin ang conduction channel limitado sa sentral nga bahin.(nanorods α-Fe2O3).Liu ug uban pa.142 usab milampos sa pagpugong sa conduction channel ngadto sa nag-unang bahin sa CSHN TiO2 @ Si pinaagi sa pagdeposito sa TiO2 sa andam arrays sa silicon nanowires.Busa, ang sensing behavior niini (p-type o n-type) nagdepende lamang sa semiconductor type sa silicon nanowire.
Bisan pa, ang kadaghanan nga gitaho nga mga sensor nga nakabase sa CSHN (Fig. 2b (4)) gihimo pinaagi sa pagbalhin sa mga pulbos sa gi-synthesized nga materyal sa CS ngadto sa mga chips.Sa kini nga kaso, ang agianan sa pagpadagan sa sensor naapektuhan sa gibag-on sa pabalay (hs).Giimbestigahan sa grupo ni Kim ang epekto sa hs sa performance sa pag-detect sa gas ug misugyot og posibleng mekanismo sa detection100,112,145,146,147,148. Gituohan nga duha ka mga hinungdan ang nakatampo sa mekanismo sa sensing niini nga istruktura: (1) ang radial modulation sa EDL sa kabhang ug (2) ang electric field smearing effect (Fig. 8) 145. Gihisgotan sa mga tigdukiduki nga ang conduction channel sa mga tagdala kasagaran anaa sa shell layer kung hs > λD sa shell layer145. Gituohan nga duha ka mga hinungdan ang nakatampo sa mekanismo sa sensing niini nga istruktura: (1) ang radial modulation sa EDL sa kabhang ug (2) ang electric field smearing effect (Fig. 8) 145. Gihisgotan sa mga tigdukiduki nga ang conduction channel sa mga tagdala kasagaran anaa sa shell layer kung hs > λD sa shell layer145. 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. Gituohan nga duha ka mga butang ang nalangkit sa mekanismo sa panglantaw niini nga estraktura: (1) radial modulation sa EDL sa kabhang ug (2) ang epekto sa pag-blur sa electric field (Fig. 8) 145. Ang mga tigdukiduki nakamatikod nga ang carrier conduction channel kay natanggong sa shell kung hs > λD shells145.Gituohan nga duha ka hinungdan ang nakatampo sa mekanismo sa pag-ila niini nga istruktura: (1) ang radial modulation sa DEL sa kabhang ug (2) ang epekto sa electric field smearing (Fig. 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 основночочолочом Ang mga tigdukiduki nakamatikod nga ang conduction channel Sa diha nga hs > λD145 sa kabhang, ang gidaghanon sa mga carrier kay limitado sa kabhang.Busa, sa resistive modulation sa sensor base sa CSHN, ang radial modulation sa cladding DEL nagpatigbabaw (Fig. 8a).Bisan pa, sa hs ≤ λD sa kabhang, ang mga partikulo sa oksiheno nga na-adsorb sa kabhang ug ang heterojunction nga naporma sa CS heterojunction hingpit nga nahurot sa mga electron. Busa, ang conduction channel dili lamang nahimutang sa sulod sa shell layer apan partially sa core nga bahin, ilabi na kung hs <λD sa shell layer. Busa, ang conduction channel dili lamang nahimutang sa sulod sa shell layer apan partially sa core nga bahin, ilabi na kung hs <λD sa shell layer. Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевингилочной, но и частично в сердцевингиноч сердцевингилой сердцевингибой сердцевингино Busa, ang conduction channel nahimutang dili lamang sa sulod sa shell layer, apan usab sa usa ka bahin sa kinauyokan nga bahin, ilabi na sa hs <λD sa shell layer.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 无 hs < λD 时。 Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочки, но и частично в сердцевине, особеночки, особеночки Busa, ang conduction channel nahimutang dili lamang sa sulod sa kabhang, kondili sa bahin usab sa kinauyokan, ilabina sa hs <λD sa kabhang.Niini nga kaso, ang bug-os nga nahurot nga kabhang sa elektron ug ang partially depleted nga core layer makatabang sa modulate sa resistensya sa tibuok CSHN, nga moresulta sa usa ka electric field tail effect (Fig. 8b).Ang ubang mga pagtuon migamit sa EDL volume fraction nga konsepto imbes nga electric field tail aron analisahon ang hs effect100,148.Sa pagkonsiderar niining duha ka kontribusyon, ang kinatibuk-ang modulasyon sa resistensya sa CSHN moabot sa kinadak-ang bili niini kon ang hs ikatandi sa sakoban λD, sama sa gipakita sa Fig. 8c.Busa, ang labing maayo nga hs alang sa CSHN mahimong duol sa kabhang λD, nga nahiuyon sa eksperimento nga mga obserbasyon99,144,145,146,149.Gipakita sa daghang mga pagtuon nga ang hs mahimo usab nga makaapekto sa pagkasensitibo sa mga sensor sa pn-heterojunction nga nakabase sa CSHN40,148.Li ug uban pa.148 ug Bai et al.40 sistematikong giimbestigahan ang epekto sa hs sa performance sa pn-heterojunction CSHN sensors, sama sa TiO2@CuO ug ZnO@NiO, pinaagi sa pag-usab sa cladding ALD cycle.Ingon nga resulta, ang sensory nga kinaiya nausab gikan sa p-type ngadto sa n-type nga adunay pagtaas sa hs40,148.Kini nga pamatasan tungod sa kamatuoran nga sa una (nga adunay limitado nga gidaghanon sa mga siklo sa ALD) ang mga heterostructure mahimong isipon nga giusab nga heteronanostructures.Busa, ang conduction channel limitado sa core layer (p-type MOSFET), ug ang sensor nagpakita sa p-type detection behavior.Samtang nagkadaghan ang mga siklo sa ALD, ang cladding layer (n-type nga MOSFET) nahimong quasi-continuous ug naglihok isip conduction channel, nga miresulta sa n-type nga pagkasensitibo.Ang susamang sensory transition nga kinaiya ang gitaho alang sa pn branched heteronanostructures 150,151.Zhou ug uban pa.Gisusi sa 150 ang pagkasensitibo sa Zn2SnO4@Mn3O4 branched heteronanostructures pinaagi sa pagkontrolar sa Zn2SnO4 content sa ibabaw sa Mn3O4 nanowires.Sa diha nga ang Zn2SnO4 nuclei naporma sa ibabaw sa Mn3O4, usa ka p-type nga pagkasensitibo ang nakita.Uban sa dugang nga pagtaas sa Zn2SnO4 sulod, ang sensor base sa branched Zn2SnO4@Mn3O4 heteronanostructures switch ngadto sa n-type sensor kinaiya.
Gipakita ang usa ka konsepto nga paghulagway sa duha ka function nga sensor nga mekanismo sa CS nanowires.a Resistance modulation tungod sa radial modulation sa electron-depleted shells, b Negatibong epekto sa smearing sa resistance modulation, ug c Total resistance modulation sa CS nanowires tungod sa kombinasyon sa duha ka epekto 40
Sa konklusyon, ang type II sensors naglakip sa daghang lain-laing hierarchical nanostructures, ug ang pasundayag sa sensor nagsalig kaayo sa paghan-ay sa mga conductive channel.Busa, importante nga kontrolon ang posisyon sa conduction channel sa sensor ug gamiton ang usa ka angay nga heteronanostructured MOS nga modelo aron tun-an ang extended sensing mechanism sa type II sensors.
Ang mga istruktura sa sensor sa Type III dili kaayo komon, ug ang conduction channel gibase sa usa ka heterojunction nga naporma tali sa duha ka semiconductors nga konektado sa duha ka electrodes, matag usa.Ang talagsaon nga mga istruktura sa aparato kasagarang makuha pinaagi sa mga teknik sa micromachining ug ang ilang mga mekanismo sa sensing lahi kaayo sa miaging duha nga istruktura sa sensor.Ang IV curve sa usa ka Type III sensor kasagarang nagpakita sa tipikal nga rectification nga mga kinaiya tungod sa heterojunction formation48,152,153.Ang I-V nga kinaiya nga kurba sa usa ka sulundon nga heterojunction mahimong gihulagway pinaagi sa thermionic nga mekanismo sa pagpagawas sa elektron sa gitas-on sa heterojunction barrier152,154,155.
diin ang Va mao ang bias boltahe, A mao ang dapit sa device, k mao ang Boltzmann kanunay, T mao ang hingpit nga temperatura, q mao ang carrier charge, Jn ug Jp mao ang lungag ug electron diffusion kasamtangan nga mga densidad, sa tinagsa.Ang IS nagrepresentar sa reverse saturation nga kasamtangan, gihubit nga: 152,154,155
Busa, ang kinatibuk-ang kasamtangan sa pn heterojunction nagdepende sa pagbag-o sa konsentrasyon sa mga tagdala sa bayad ug ang pagbag-o sa gitas-on sa babag sa heterojunction, ingon sa gipakita sa mga equation (3) ug (4) 156
diin ang nn0 ug pp0 mao ang konsentrasyon sa mga electron (mga lungag) sa usa ka n-type (p-type) MOS, \(V_{bi}^0\) mao ang built-in nga potensyal, ang Dp (Dn) mao ang diffusion coefficient sa electron (lungag), Ln (Lp ) mao ang diffusion gitas-on sa mga electron (lungag), ΔEv (ΔEc) mao ang enerhiya pagbalhin sa valence band (conduction band) sa heterojunction.Bisan tuod ang kasamtangan nga densidad katimbang sa densidad sa carrier, kini kay eksponensyal nga inversely proporsyonal sa \(V_{bi}^0\).Busa, ang kinatibuk-ang pagbag-o sa kasamtangan nga densidad kusog nga nagdepende sa modulasyon sa gitas-on sa heterojunction barrier.
Sama sa gihisgutan sa ibabaw, ang paghimo sa hetero-nanostructured MOSFETs (pananglitan, type I ug type II nga mga himan) mahimo nga makapauswag sa performance sa sensor, kay sa indibidwal nga mga sangkap.Ug alang sa type III nga mga himan, ang heteronanostructure nga tubag mahimong mas taas sa duha ka component48,153 o mas taas pa sa usa ka component76, depende sa kemikal nga komposisyon sa materyal.Gipakita sa daghang mga taho nga ang tubag sa mga heteronanostructure labi ka taas kaysa sa usa ka sangkap kung ang usa sa mga sangkap dili sensitibo sa target nga gas48,75,76,153.Sa kini nga kaso, ang target nga gas makig-uban lamang sa sensitibo nga layer ug hinungdan sa pagbalhin sa Ef sa sensitibo nga layer ug pagbag-o sa gitas-on sa heterojunction barrier.Dayon ang kinatibuk-ang kasamtangan sa device mag-usab sa kamahinungdanon, tungod kay kini inversely nga may kalabutan sa gitas-on sa heterojunction barrier sumala sa equation.(3) ug (4) 48,76,153.Bisan pa, kung ang duha nga n-type ug p-type nga mga sangkap sensitibo sa target nga gas, ang pasundayag sa pag-detect mahimong naa sa taliwala.José et al.76 nagpatunghag porous NiO/SnO2 film NO2 sensor pinaagi sa sputtering ug nakit-an nga ang sensor sensitivity mas taas ra kay sa NiO based sensor, apan mas ubos kay sa SnO2 based sensor.sensor.Kini nga panghitabo tungod sa kamatuoran nga ang SnO2 ug NiO nagpakita sa kaatbang nga mga reaksyon sa NO276.Usab, tungod kay ang duha ka mga sangkap adunay managlahi nga pagkasensitibo sa gas, sila mahimong adunay parehas nga kalagmitan nga makit-an ang pag-oxidizing ug pagkunhod sa mga gas.Pananglitan, Kwon et al.157 nagsugyot og NiO/SnO2 pn-heterojunction gas sensor pinaagi sa oblique sputtering, ingon sa gipakita sa Fig. 9a.Makaiikag, ang NiO / SnO2 pn-heterojunction sensor nagpakita sa parehas nga sensitivity trend alang sa H2 ug NO2 (Fig. 9a).Aron masulbad kini nga resulta, Kwon et al.Ang 157 sistematikong nag-imbestigar kung giunsa sa NO2 ug H2 ang pagbag-o sa mga konsentrasyon sa carrier ug gitono ang \(V_{bi}^0\) sa duha ka materyales gamit ang IV-characteristics ug computer simulations (Fig. 9bd).Ang mga numero 9b ug c nagpakita sa abilidad sa H2 ug NO2 sa pag-usab sa carrier density sa mga sensor base sa p-NiO (pp0) ug n-SnO2 (nn0), matag usa.Gipakita nila nga ang pp0 sa p-type nga NiO gamay nga nabag-o sa NO2 nga palibot, samtang kini nausab pag-ayo sa H2 nga palibot (Fig. 9b).Bisan pa, alang sa n-type nga SnO2, ang nn0 molihok sa kaatbang nga paagi (Fig. 9c).Base niini nga mga resulta, ang mga tagsulat mihinapos nga sa diha nga ang H2 gigamit sa sensor base sa NiO/SnO2 pn heterojunction, ang pagtaas sa nn0 misangpot sa usa ka pagtaas sa Jn, ug \(V_{bi}^0\) mitultol ngadto sa usa ka pagkunhod sa tubag (Fig. 9d).Human sa pagkaladlad sa NO2, ang usa ka dako nga pagkunhod sa nn0 sa SnO2 ug usa ka gamay nga pagtaas sa pp0 sa NiO mosangpot sa usa ka dako nga pagkunhod sa \ (V_ {bi} ^ 0 \), nga nagsiguro sa usa ka pagtaas sa sensory tubag (Fig. 9d. ) 157 Sa konklusyon, ang mga pagbag-o sa konsentrasyon sa mga tagdala ug \(V_{bi}^0\) mosangpot sa mga kausaban sa kinatibuk-ang kasamtangan, nga mas makaapekto sa abilidad sa pag-ila.
Ang mekanismo sa sensing sa gas sensor gibase sa istruktura sa Type III device.Pag-scan sa electron microscopy (SEM) cross-sectional nga mga hulagway, p-NiO / n-SnO2 nanocoil device ug sensor properties sa p-NiO / n-SnO2 nanocoil heterojunction sensor sa 200 ° C alang sa H2 ug NO2;b , cross-sectional SEM sa usa ka c-device, ug mga resulta sa simulation sa usa ka device nga adunay p-NiO b-layer ug usa ka n-SnO2 c-layer.Ang b p-NiO sensor ug ang c n-SnO2 sensor mosukod ug motakdo sa I–V nga mga kinaiya sa uga nga hangin ug human sa exposure sa H2 ug NO2.Usa ka two-dimensional nga mapa sa b-hole density sa p-NiO ug usa ka mapa sa c-electrons sa n-SnO2 layer nga adunay color scale ang gimodelo gamit ang Sentaurus TCAD software.d Mga resulta sa simulation nga nagpakita sa 3D nga mapa sa p-NiO/n-SnO2 sa uga nga hangin, H2 ug NO2157 sa palibot.
Gawas pa sa mga kemikal nga kabtangan sa materyal mismo, ang istruktura sa Type III nga aparato nagpakita sa posibilidad sa paghimo sa kaugalingon nga gipadagan nga mga sensor sa gas, nga dili mahimo sa mga aparato nga Type I ug Type II.Tungod sa ilang kinaiyanhon nga electric field (BEF), ang pn heterojunction diode nga mga istruktura kasagarang gigamit sa paghimo sa photovoltaic nga mga himan ug nagpakita sa potensyal sa paghimo sa self-powered photoelectric gas sensor sa temperatura sa lawak ubos sa kahayag74,158,159,160,161.Ang BEF sa heterointerface, tungod sa kalainan sa lebel sa Fermi sa mga materyales, nakatampo usab sa pagbulag sa mga pares sa electron-hole.Ang bentaha sa usa ka self-powered photovoltaic gas sensor mao ang ubos nga konsumo sa kuryente tungod kay kini makasuhop sa enerhiya sa nagdan-ag nga kahayag ug dayon makontrol ang kaugalingon o uban pang gagmay nga mga himan nga wala magkinahanglan og eksternal nga tinubdan sa kuryente.Pananglitan, ang Tanuma ug Sugiyama162 naghimo sa NiO / ZnO pn heterojunctions isip solar cells aron ma-activate ang SnO2-based polycrystalline CO2 sensors.Gad ug uban pa.74 nagtaho sa usa ka self-powered photovoltaic gas sensor base sa usa ka Si/ZnO@CdS pn heterojunction, sama sa gipakita sa Fig. 10a.Ang vertically oriented ZnO nanowires gipatubo direkta sa p-type nga silicon substrates aron maporma ang Si/ZnO pn heterojunctions.Dayon ang CdS nanoparticle giusab sa ibabaw sa ZnO nanowires pinaagi sa kemikal nga pagbag-o sa nawong.Sa fig.Ang 10a nagpakita sa off-line nga Si/ZnO@CdS nga mga resulta sa tubag sa sensor alang sa O2 ug ethanol.Ubos sa kahayag, ang open-circuit nga boltahe (Voc) tungod sa pagbulag sa mga pares sa electron-hole sa panahon sa BEP sa Si/ZnO heterointerface nagdugang linearly uban sa gidaghanon sa konektado diodes74,161.Ang Voc mahimong irepresentar sa usa ka equation.(5) 156,
diin ang ND, NA, ug Ni mao ang mga konsentrasyon sa mga donor, acceptors, ug intrinsic carriers, matag usa, ug k, T, ug q parehas nga mga parameter sama sa miaging equation.Kung na-expose sa mga oxidizing gas, gikuha nila ang mga electron gikan sa ZnO nanowires, nga nagdala sa pagkunhod sa \(N_D^{ZnO}\) ug Voc.Sa kasukwahi, ang pagkunhod sa gas miresulta sa pagtaas sa Voc (Fig. 10a).Kung ang pagdekorasyon sa ZnO sa CdS nanoparticle, ang mga photoexcited nga electron sa CdS nanoparticle gi-injected sa conduction band sa ZnO ug nakig-uban sa adsorbed gas, sa ingon nagdugang ang kahusayan sa panglantaw74,160.Ang susama nga self-powered photovoltaic gas sensor base sa Si/ZnO gitaho ni Hoffmann et al.160, 161 (Fig. 10b).Kini nga sensor mahimong andamon gamit ang usa ka linya sa amine-functionalized ZnO nanoparticles ([3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane) (amino-functionalized-SAM) ug thiol ((3-mercaptopropyl) -functionalized, aron ma-adjust ang work function sa target nga gas alang sa selective detection sa NO2 (trimethoxysilane) (thiol-functionalized-SAM)) (Fig. 10b) 74,161.
Usa ka self-powered photoelectric gas sensor base sa istruktura sa usa ka type III device.usa ka self-powered photovoltaic gas sensor base sa Si/ZnO@CdS, self-powered sensing mechanism ug sensor response sa oxidized (O2) ug pagkunhod (1000 ppm ethanol) nga mga gas ubos sa kahayag sa adlaw;74b Self-powered photovoltaic gas sensor base sa Si ZnO/ZnO sensors ug sensor responses sa nagkalain-laing mga gas human sa functionalization sa ZnO SAM nga adunay terminal amines ug thiols 161
Busa, kung hisgutan ang sensitibo nga mekanismo sa type III nga mga sensor, hinungdanon nga mahibal-an ang pagbag-o sa gitas-on sa heterojunction barrier ug ang abilidad sa gas nga maimpluwensyahan ang konsentrasyon sa carrier.Dugang pa, ang kahayag makamugna og mga photogenerated carriers nga mo-react sa mga gas, nga nagsaad alang sa self-powered gas detection.
Sama sa gihisgutan niini nga pagrepaso sa literatura, daghang lain-laing mga MOS heteronanostructures ang gihimo aron sa pagpalambo sa performance sa sensor.Ang database sa Web of Science gipangita alang sa lain-laing mga keyword (metal oxide composites, core-sheath metal oxides, layered metal oxides, ug self-powered gas analyzers) ingon man mga lahi nga mga kinaiya (abundance, sensitivity/selectivity, power generation potential, manufacturing) .Pamaagi Ang mga kinaiya sa tulo niining tulo ka mga himan gipakita sa Table 2. Ang kinatibuk-ang konsepto sa disenyo alang sa taas nga performance gas sensors gihisgutan pinaagi sa pag-analisar sa tulo ka yawe nga mga butang nga gisugyot ni Yamazoe.Mga Mekanismo para sa MOS Heterostructure Sensors Aron masabtan ang mga hinungdan nga nag-impluwensya sa mga sensor sa gas, lain-laing mga parameter sa MOS (pananglitan, gidak-on sa lugas, temperatura sa pag-operate, depekto ug densidad sa bakante sa oxygen, bukas nga kristal nga mga eroplano) gitun-an pag-ayo.Ang istruktura sa aparato, nga hinungdanon usab sa pamatasan sa sensor sa sensor, gipasagdan ug panagsa ra nga gihisgutan.Kini nga pagrepaso naghisgot sa nagpahiping mga mekanismo sa pag-ila sa tulo ka tipikal nga matang sa istruktura sa device.
Ang istruktura sa gidak-on sa lugas, pamaagi sa paghimo, ug gidaghanon sa mga heterojunction sa materyal nga sensing sa usa ka Type I nga sensor mahimong makaapekto sa pagkasensitibo sa sensor.Dugang pa, ang kinaiya sa sensor apektado usab sa molar ratio sa mga sangkap.Type II device structures (decorative heteronanostructures, bilayer o multilayer films, HSSNs) mao ang pinakasikat nga device structures nga gilangkuban sa duha o labaw pa nga mga component, ug usa lamang ka component ang konektado sa electrode.Alang sa kini nga istruktura sa aparato, ang pagtino sa lokasyon sa mga kanal sa pagpadagan ug ang ilang mga pagbag-o nga paryente hinungdanon sa pagtuon sa mekanismo sa panan-aw.Tungod kay ang type II nga mga himan naglakip sa daghang lain-laing hierarchical heteronanostructures, daghang lain-laing mga mekanismo sa sensing ang gisugyot.Sa usa ka type III sensory structure, ang conduction channel gidominar sa usa ka heterojunction nga naporma sa heterojunction, ug ang mekanismo sa pagsabot hingpit nga lahi.Busa, importante nga mahibal-an ang pagbag-o sa gitas-on sa heterojunction barrier human sa pagkaladlad sa target nga gas sa type III sensor.Uban niini nga disenyo, ang self-powered photovoltaic gas sensors mahimo aron makunhuran ang konsumo sa kuryente.Bisan pa, tungod kay ang karon nga proseso sa paghimo labi ka komplikado ug ang pagkasensitibo labi ka ubos kaysa sa tradisyonal nga chemo-resistive gas sensor nga nakabase sa MOS, adunay daghang pag-uswag sa panukiduki sa mga self-powered gas sensor.
Ang mga nag-unang bentaha sa mga sensor sa gas MOS nga adunay hierarchical heteronanostructures mao ang katulin ug mas taas nga pagkasensitibo.Bisan pa, ang pipila ka hinungdanon nga mga problema sa mga sensor sa gas sa MOS (pananglitan, taas nga temperatura sa pag-operate, dugay nga kalig-on, dili maayo nga pagkapili ug pag-reproducibility, mga epekto sa humidity, ug uban pa) anaa gihapon ug kinahanglan nga sulbaron sa dili pa kini magamit sa praktikal nga mga aplikasyon.Ang modernong mga sensor sa gas sa MOS kasagarang naglihok sa taas nga temperatura ug nagkonsumo og daghang gahum, nga nakaapekto sa dugay nga kalig-on sa sensor.Adunay duha ka komon nga mga pamaagi sa pagsulbad niini nga problema: (1) pagpalambo sa ubos nga gahum sensor chips;(2) pagpalambo sa bag-ong sensitibo nga mga materyales nga mahimong operate sa ubos nga temperatura o bisan sa lawak temperatura.Ang usa ka pamaagi sa pag-uswag sa mga low-power sensor chips mao ang pagminus sa gidak-on sa sensor pinaagi sa paghimo og mga microheating plate nga gibase sa mga seramiko ug silicon163.Ang ceramic based micro heating plates mukonsumo ug gibana-bana nga 50–70 mV matag sensor, samtang ang optimized nga silicon based micro heating plates makakonsumo ug ingon ka gamay sa 2 mW kada sensor kung padayon nga naglihok sa 300 °C163,164.Ang pag-uswag sa mga bag-ong materyal nga sensing usa ka epektibo nga paagi aron makunhuran ang konsumo sa kuryente pinaagi sa pagpaubos sa temperatura sa pag-operate, ug mahimo usab nga mapaayo ang kalig-on sa sensor.Samtang ang gidak-on sa MOS nagpadayon sa pagkunhod aron madugangan ang pagkasensitibo sa sensor, ang thermal stability sa MOS mahimong usa ka hagit, nga mahimong mosangpot sa pagkaanod sa sensor signal165.Dugang pa, ang taas nga temperatura nagpasiugda sa pagsabwag sa mga materyales sa heterointerface ug ang pagporma sa nagkasagol nga mga hugna, nga nakaapekto sa elektronik nga mga kabtangan sa sensor.Gi-report sa mga tigdukiduki nga ang labing kaayo nga temperatura sa pag-operate sa sensor mahimong mapakunhod pinaagi sa pagpili sa angay nga mga materyal sa pag-sensing ug pagpalambo sa mga heteronanostructure sa MOS.Ang pagpangita alang sa usa ka ubos nga temperatura nga pamaagi alang sa paghimo sa labi ka kristal nga MOS heteronanostructures usa pa ka maayong pamaagi aron mapauswag ang kalig-on.
Ang pagpili sa mga sensor sa MOS usa ka praktikal nga isyu tungod kay ang lainlaing mga gas nag-uban sa target nga gas, samtang ang mga sensor sa MOS kanunay nga sensitibo sa labaw sa usa ka gas ug kanunay nga nagpakita sa pagkasensitibo sa krus.Busa, ang pagdugang sa pagkapili sa sensor sa target nga gas ingon man sa ubang mga gas hinungdanon alang sa praktikal nga mga aplikasyon.Sulod sa milabay nga pipila ka mga dekada, ang pagpili sa usa ka bahin gitubag pinaagi sa pagtukod arrays sa gas sensors nga gitawag ug "electronic noses (E-nose)" inubanan sa computational analysis algorithms sama sa training vector quantization (LVQ), principal component analysis (PCA), ug uban pa e.Mga problema sa sekso.Partial Least Squares (PLS), ug uban pa 31, 32, 33, 34. Duha ka nag-unang hinungdan (ang gidaghanon sa mga sensor, nga suod nga may kalabutan sa matang sa sensing nga materyal, ug computational analysis) kritikal sa pagpalambo sa abilidad sa electronic noses sa pag-ila sa mga gas169.Bisan pa, ang pagdugang sa gidaghanon sa mga sensor sa kasagaran nanginahanglan daghang komplikado nga mga proseso sa paggama, mao nga hinungdanon nga makapangita usa ka yano nga pamaagi aron mapauswag ang pasundayag sa mga elektronik nga ilong.Dugang pa, ang pagbag-o sa MOS sa ubang mga materyales mahimo usab nga madugangan ang pagkapili sa sensor.Pananglitan, ang selective detection sa H2 mahimong makab-ot tungod sa maayo nga catalytic nga kalihokan sa MOS nga giusab sa NP Pd.Sa bag-ohay nga mga tuig, ang pipila ka mga tigdukiduki nagtabon sa ibabaw sa MOS MOF aron sa pagpalambo sa sensor selectivity pinaagi sa gidak-on exclusion171,172.Nadasig sa kini nga trabaho, ang pag-andar sa materyal mahimo’g makasulbad sa problema sa pagpili.Bisan pa, adunay daghang buluhaton nga kinahanglan buhaton sa pagpili sa husto nga materyal.
Ang pag-usab sa mga kinaiya sa mga sensor nga gihimo sa ilawom sa parehas nga mga kondisyon ug pamaagi usa pa ka hinungdanon nga kinahanglanon alang sa dako nga produksiyon ug praktikal nga aplikasyon.Kasagaran, ang centrifugation ug dipping nga mga pamaagi mao ang mubu nga gasto nga mga pamaagi alang sa paghimo sa taas nga throughput gas sensors.Bisan pa, sa panahon niini nga mga proseso, ang sensitibo nga materyal lagmit nga mag-aggregate ug ang relasyon tali sa sensitibo nga materyal ug ang substrate mahimong huyang68, 138, 168. Ingon usa ka sangputanan, ang pagkasensitibo ug kalig-on sa sensor nadaot pag-ayo, ug ang pasundayag mahimong mabag-o.Ang ubang mga pamaagi sa paggama sama sa sputtering, ALD, pulsed laser deposition (PLD), ug physical vapor deposition (PVD) nagtugot sa pagprodyus og bilayer o multilayer MOS films direkta sa patterned silicon o alumina substrates.Kini nga mga pamaagi naglikay sa pagtukod sa mga sensitibo nga materyales, pagsiguro sa pag-reproducibility sa sensor, ug pagpakita sa posibilidad sa dako nga produksyon sa planar thin-film sensors.Bisan pa, ang pagkasensitibo sa kini nga mga patag nga pelikula sa kasagaran mas ubos kaysa sa 3D nanostructured nga mga materyales tungod sa ilang gamay nga espesipikong lugar sa nawong ug ubos nga gas permeability41,174.Ang mga bag-ong estratehiya alang sa pagtubo sa mga heteronanostructure sa MOS sa piho nga mga lokasyon sa mga istruktura nga microarray ug tukma nga pagkontrol sa gidak-on, gibag-on, ug morpolohiya sa mga sensitibo nga materyales hinungdanon alang sa mubu nga gasto nga paghimo sa mga sensor nga lebel sa wafer nga adunay taas nga reproducibility ug pagkasensitibo.Pananglitan, si Liu et al.Gisugyot sa 174 ang usa ka hiniusa nga top-down ug bottom-up nga estratehiya alang sa paghimo sa high-throughput crystallites pinaagi sa pagtubo sa situ Ni(OH)2 nanowalls sa piho nga mga lokasyon..Mga wafer para sa mga microburner.
Dugang pa, importante usab nga tagdon ang epekto sa humidity sa sensor sa praktikal nga mga aplikasyon.Ang mga molekula sa tubig mahimong makigkompetensya sa mga molekula sa oksiheno alang sa mga adsorption site sa mga materyales sa sensor ug makaapekto sa responsibilidad sa sensor alang sa target nga gas.Sama sa oksiheno, ang tubig naglihok isip usa ka molekula pinaagi sa pisikal nga pagsuyop, ug mahimo usab nga anaa sa porma sa mga hydroxyl radical o hydroxyl nga mga grupo sa lain-laing mga istasyon sa oksihenasyon pinaagi sa chemisorption.Dugang pa, tungod sa taas nga lebel ug variable humidity sa palibot, ang usa ka kasaligan nga tubag sa sensor sa target nga gas usa ka dako nga problema.Ubay-ubay nga mga estratehiya ang namugna aron matubag kini nga problema, sama sa gas preconcentration177, moisture compensation ug cross-reactive lattice nga mga pamaagi178, ingon man ang mga pamaagi sa pagpauga179,180.Bisan pa, kini nga mga pamaagi mahal, komplikado, ug makapamenos sa pagkasensitibo sa sensor.Daghang barato nga mga estratehiya ang gisugyot aron masumpo ang mga epekto sa humidity.Pananglitan, ang pagdekorasyon sa SnO2 nga adunay Pd nanoparticle mahimong magpasiugda sa pagbag-o sa adsorbed oxygen ngadto sa anionic nga mga partikulo, samtang ang pag-andar sa SnO2 sa mga materyales nga adunay taas nga affinity alang sa mga molekula sa tubig, sama sa NiO ug CuO, duha ka paagi aron mapugngan ang pagsalig sa kaumog sa mga molekula sa tubig..Mga sensor 181, 182, 183. Dugang pa, ang epekto sa humidity mahimo usab nga mapakunhod pinaagi sa paggamit sa hydrophobic nga mga materyales aron maporma ang hydrophobic nga mga ibabaw36,138,184,185.Bisan pa, ang pag-uswag sa mga sensor sa gas nga resistensya sa kaumog anaa pa sa sayo nga yugto, ug kinahanglan ang labi ka abante nga mga estratehiya aron matubag kini nga mga isyu.
Sa konklusyon, ang mga pag-uswag sa performance sa detection (pananglitan, pagkasensitibo, pagpili, ubos nga labing taas nga temperatura sa pag-operate) nakab-ot pinaagi sa pagmugna sa MOS heteronanostructures, ug lain-laing mga gipaayo nga mekanismo sa detection ang gisugyot.Kung gitun-an ang mekanismo sa sensing sa usa ka partikular nga sensor, kinahanglan usab nga tagdon ang geometric nga istruktura sa aparato.Ang panukiduki sa mga bag-ong materyal sa pag-sensing ug panukiduki sa mga advanced nga estratehiya sa paggama gikinahanglan aron mapauswag pa ang pasundayag sa mga sensor sa gas ug matubag ang nahabilin nga mga hagit sa umaabot.Alang sa kontrolado nga pag-tune sa mga kinaiya sa sensor, gikinahanglan ang sistematikong pagtukod sa relasyon tali sa sintetikong pamaagi sa mga materyales sa sensor ug sa function sa heteronanostructures.Dugang pa, ang pagtuon sa mga reaksyon sa nawong ug mga pagbag-o sa mga heterointerface gamit ang modernong mga pamaagi sa pag-ila makatabang sa pagpatin-aw sa mga mekanismo sa ilang panglantaw ug paghatag og mga rekomendasyon alang sa pagpalambo sa mga sensor base sa heteronanostructured nga mga materyales.Sa katapusan, ang pagtuon sa modernong mga estratehiya sa paghimo sa sensor mahimo’g magtugot sa paghimo sa gagmay nga mga sensor sa gas sa lebel sa wafer alang sa ilang mga aplikasyon sa industriya.
Genzel, NN ug uban pa.Usa ka longhitudinal nga pagtuon sa sulud sa sulud sa nitrogen dioxide ug mga sintomas sa respiratoryo sa mga bata nga adunay hika sa mga lugar sa kasyudaran.kasilinganan.Panglawas nga panglantaw.116, 1428–1432 (2008).
Oras sa pag-post: Nob-04-2022
