Idagbasoke iṣẹ ṣiṣe giga, gbigbe ati awọn sensọ gaasi kekere ti n ni akiyesi pọ si ni awọn aaye ti ibojuwo ayika, aabo, awọn iwadii iṣoogun ati iṣẹ-ogbin.Lara awọn irinṣẹ wiwa oriṣiriṣi, irin-oxide-semiconductor (MOS) awọn sensọ gaasi resistive chemo jẹ yiyan ti o gbajumọ julọ fun awọn ohun elo iṣowo nitori iduroṣinṣin giga wọn, idiyele kekere, ati ifamọra giga.Ọkan ninu awọn ọna ti o ṣe pataki julọ lati mu ilọsiwaju iṣẹ ti sensọ jẹ ẹda ti nanosized MOS-based heterojunctions (hetero-nanostructured MOS) lati MOS nanomaterials.Sibẹsibẹ, ẹrọ imọ-ẹrọ ti sensọ MOS heteronostructured yatọ si ti sensọ gaasi MOS kan ṣoṣo, nitori pe o jẹ eka pupọ.Iṣe sensọ ni ipa nipasẹ awọn aye oriṣiriṣi, pẹlu awọn ohun-ini ti ara ati kemikali ti ohun elo ifura (bii iwọn ọkà, iwuwo abawọn, ati awọn aye atẹgun ohun elo), iwọn otutu ti n ṣiṣẹ, ati eto ẹrọ.Atunwo yii ṣafihan ọpọlọpọ awọn imọran fun ṣiṣe apẹrẹ awọn sensọ gaasi iṣẹ ṣiṣe giga nipasẹ ṣiṣe itupalẹ ẹrọ imọ ti awọn sensọ MOS nanostructured orisirisi.Ni afikun, ipa ti ọna jiometirika ti ẹrọ naa, ti pinnu nipasẹ ibatan laarin ohun elo ifura ati elekiturodu ti n ṣiṣẹ, jẹ ijiroro.Lati ṣe iwadi ihuwasi sensọ ni eto, nkan yii ṣafihan ati jiroro lori ẹrọ gbogbogbo ti iwoye ti awọn ẹya jiometirika aṣoju mẹta ti awọn ẹrọ ti o da lori ọpọlọpọ awọn ohun elo heteronostructured.Akopọ yii yoo ṣiṣẹ bi itọsọna fun awọn oluka ọjọ iwaju ti o ṣe iwadi awọn ilana ifura ti awọn sensọ gaasi ati idagbasoke awọn sensọ gaasi iṣẹ ṣiṣe giga.
Idoti afẹfẹ jẹ iṣoro pataki ti o npọ si ati iṣoro ayika agbaye ti o ni ewu ti alafia eniyan ati awọn ẹda alãye.Sisimi ti awọn idoti gaseous le fa ọpọlọpọ awọn iṣoro ilera gẹgẹbi arun atẹgun, akàn ẹdọfóró, aisan lukimia ati paapaa iku ti o ti tọjọ1,2,3,4.Lati ọdun 2012 si 2016, awọn miliọnu eniyan ni a royin pe o ti ku lati idoti afẹfẹ, ati ni ọdun kọọkan, awọn ọkẹ àìmọye eniyan ti farahan si didara afẹfẹ ti ko dara5.Nitorinaa, o ṣe pataki lati ṣe agbekalẹ awọn sensosi gaasi kekere ti o ṣee gbe ati kekere ti o le pese esi akoko gidi ati iṣẹ wiwa giga (fun apẹẹrẹ, ifamọ, yiyan, iduroṣinṣin, ati idahun ati awọn akoko imularada).Ni afikun si ibojuwo ayika, awọn sensọ gaasi ṣe ipa pataki ninu aabo6,7,8, awọn iwadii iṣoogun9,10, aquaculture11 ati awọn aaye miiran12.
Titi di oni, ọpọlọpọ awọn sensosi gaasi to ṣee gbe ti o da lori awọn ọna ṣiṣe oye ti o yatọ ni a ti ṣe agbekalẹ, gẹgẹbi opitika13,14,15,16,17,18, electrochemical19,20,21,22 ati awọn sensosi resistive kemikali23,24.Lara wọn, awọn sensọ resistive kemikali irin-oxide-semiconductor (MOS) jẹ olokiki julọ ni awọn ohun elo iṣowo nitori iduroṣinṣin giga wọn ati idiyele kekere25,26.Ifojusi idoti le ṣee pinnu ni irọrun nipa wiwa iyipada ninu resistance MOS.Ni ibẹrẹ awọn ọdun 1960, awọn sensọ gaasi atako chemo akọkọ ti o da lori awọn fiimu tinrin ZnO ni a royin, ti o nfa iwulo nla ni aaye wiwa gaasi27,28.Loni, ọpọlọpọ awọn oriṣiriṣi MOS ni a lo gẹgẹbi awọn ohun elo ti o ni imọran gaasi, ati pe wọn le pin si awọn ẹka meji ti o da lori awọn ohun-ini ti ara wọn: n-type MOS pẹlu awọn elekitironi gẹgẹbi awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti o pọju ati p-type MOS pẹlu awọn ihò gẹgẹbi awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti o pọju julọ.idiyele ti ngbe.Ni gbogbogbo, iru-p MOS kere si olokiki ju iru n-MOS nitori idahun inductive ti p-type MOS (Sp) jẹ ibamu si root square ti n-type MOS (\(S_p = \sqrt { S_n} \ ) ) ni awọn awqn kanna (fun apẹẹrẹ, kanna morphological be ati awọn kanna ayipada ninu awọn atunse ti awọn ẹgbẹ ninu awọn air) 29,30.Sibẹsibẹ, awọn sensọ MOS ipilẹ-ọkan si tun koju awọn iṣoro bii opin wiwa ti ko to, ifamọ kekere ati yiyan ni awọn ohun elo iṣe.Awọn ọran yiyan ni a le koju si iwọn diẹ nipa ṣiṣẹda awọn ọna sensosi (ti a pe ni “awọn imu itanna”) ati iṣakojọpọ awọn algoridimu itupalẹ iṣiro bii ikẹkọ vector quantization (LVQ), itupalẹ paati akọkọ (PCA), ati awọn onigun mẹrin ti o kere ju (PLS) onínọmbà31 , 32, 33, 34, 35. Ni afikun, isejade ti kekere-onisẹpo MOS32,36,37,38,39 (fun apẹẹrẹ ọkan-onisẹpo (1D), 0D ati 2D nanomaterials), bi daradara bi awọn lilo ti miiran nanomaterials ( eg MOS40,41,42 , ọlọla irin awọn ẹwẹ titobi (NPs)) 43,44, carbon nanomaterials45,46 ati conductive polymers47,48) lati ṣẹda nanoscale heterojunctions (ie, heteronanostructured MOS) ni o wa miiran fẹ yonuso lati yanju awọn loke isoro.Ti a bawe pẹlu awọn fiimu MOS ti o nipọn ti ibile, MOS iwọn kekere pẹlu agbegbe dada ti o ga julọ le pese awọn aaye ti nṣiṣe lọwọ diẹ sii fun ipolowo gaasi ati dẹrọ kaakiri gaasi36,37,49.Ni afikun, apẹrẹ ti awọn ipilẹ heteronanostructures ti MOS le tun tune gbigbe gbigbe ni oju-ọna heterointerface, ti o mu ki awọn ayipada nla ni resistance nitori awọn iṣẹ ṣiṣe oriṣiriṣi50,51,52.Ni afikun, diẹ ninu awọn ipa ti kemikali (fun apẹẹrẹ, iṣẹ-ṣiṣe catalytic ati awọn aati oju-ara synergistic) ti o waye ninu apẹrẹ ti awọn ọna ẹrọ heteronanostructures MOS tun le mu iṣẹ-ṣiṣe sensọ dara sii.50,53,54 Botilẹjẹpe ṣiṣe ati ṣiṣe awọn MOS heteronanostructures yoo jẹ ọna ti o ni ileri lati mu ilọsiwaju dara si. iṣẹ sensọ, awọn sensọ-resistive chemo ode oni lo idanwo ati aṣiṣe, eyiti n gba akoko ati ailagbara.Nitorina, o ṣe pataki lati ni oye ẹrọ imọ-ẹrọ ti awọn sensọ gaasi orisun MOS bi o ṣe le ṣe itọsọna apẹrẹ ti awọn sensọ itọnisọna iṣẹ-giga.
Ni awọn ọdun aipẹ, awọn sensọ gaasi MOS ti ni idagbasoke ni iyara ati diẹ ninu awọn ijabọ ti a ti tẹjade lori MOS nanostructures55,56,57, awọn sensọ gaasi otutu otutu yara58,59, awọn ohun elo sensọ MOS pataki60,61,62 ati awọn sensọ gaasi pataki63.Iwe atunyẹwo ni Awọn Atunwo miiran ṣe idojukọ lori ṣiṣe alaye imọ-ẹrọ ti awọn sensọ gaasi ti o da lori awọn ohun-ini ti ara ati kemikali ti MOS, pẹlu ipa ti awọn aye atẹgun atẹgun 64, ipa ti awọn heteronanostructures 55, 65 ati gbigbe idiyele ni awọn oju-ọna heterointerfaces 66. Ni afikun. , ọpọlọpọ awọn paramita miiran ni ipa lori iṣẹ sensọ, pẹlu heterostructure, iwọn ọkà, iwọn otutu ti n ṣiṣẹ, iwuwo abawọn, awọn aye atẹgun, ati paapaa awọn ọkọ ofurufu gara ti ohun elo ifura25,67,68,69,70,71.72, 73. Sibẹsibẹ, (ṣọwọn mẹnuba) ọna ẹrọ jiometirika ti ẹrọ naa, ti a pinnu nipasẹ ibatan laarin ohun elo oye ati elekiturodu ti n ṣiṣẹ, tun ni ipa pataki ni ifamọ ti sensọ74,75,76 (wo apakan 3 fun awọn alaye diẹ sii) .Fun apẹẹrẹ, Kumar et al.77 royin awọn sensọ gaasi meji ti o da lori ohun elo kanna (fun apẹẹrẹ, awọn sensọ gaasi-Layer meji ti o da lori TiO2@NiO ati NiO@TiO2) ati ṣe akiyesi awọn ayipada oriṣiriṣi ni resistance gaasi NH3 nitori oriṣiriṣi awọn geometries ẹrọ.Nitorinaa, nigbati o ba n ṣe itupalẹ ẹrọ imọ-gaasi, o ṣe pataki lati ṣe akiyesi eto ẹrọ naa.Ninu atunyẹwo yii, awọn onkọwe dojukọ awọn ilana wiwa orisun-MOS fun ọpọlọpọ awọn ẹya nanostructures ati awọn ẹya ẹrọ.A gbagbọ pe atunyẹwo yii le jẹ itọsọna fun awọn oluka ti nfẹ lati ni oye ati itupalẹ awọn ilana wiwa gaasi ati pe o le ṣe alabapin si idagbasoke awọn sensọ gaasi iṣẹ giga ti ọjọ iwaju.
Lori ọpọtọ.1a fihan awoṣe ipilẹ ti ẹrọ imọ gaasi ti o da lori MOS kan.Bi iwọn otutu ti n dide, adsorption ti awọn ohun elo atẹgun (O2) lori oju MOS yoo fa awọn elekitironi lati MOS ati ṣe awọn ẹya anionic (gẹgẹbi O2- ati O-).Lẹhinna, Layer depletion elekitironi (EDL) fun MOS n-type tabi Layer ikojọpọ iho (HAL) fun iru p-iru MOS lẹhinna ṣẹda lori oju ti MOS 15, 23, 78. Ibaraṣepọ laarin O2 ati awọn MOS jẹ ki ẹgbẹ idari ti MOS dada lati tẹ si oke ati ṣe idiwọ ti o pọju.Lẹhinna, nigbati sensọ ba farahan si gaasi ibi-afẹde, gaasi adsorbed lori dada ti MOS fesi pẹlu awọn ẹya atẹgun ionic, boya fifamọra awọn elekitironi (gaasi oxidizing) tabi fifun awọn elekitironi (idinku gaasi).Gbigbe elekitironi laarin gaasi ibi-afẹde ati MOS le ṣatunṣe iwọn ti EDL tabi HAL30,81 Abajade ni iyipada ninu resistance gbogbogbo ti sensọ MOS.Fun apẹẹrẹ, fun gaasi idinku, awọn elekitironi yoo gbe lati gaasi idinku si MOS iru n, ti o mu abajade EDL kekere ati kekere resistance, eyiti a tọka si bi ihuwasi sensọ iru n.Ni idakeji, nigbati p-type MOS ba farahan si gaasi ti o dinku ti o ṣe ipinnu ihuwasi ifamọ p-iru, HAL dinku ati pe resistance naa pọ si nitori ẹbun itanna.Fun awọn gaasi oxidizing, idahun sensọ jẹ idakeji si iyẹn fun idinku awọn gaasi.
Awọn ọna wiwa ipilẹ fun iru n- ati iru MOS fun idinku ati awọn gaasi oxidizing b Awọn nkan pataki ati physico-kemikali tabi awọn ohun-ini ohun elo ti o ni ipa ninu awọn sensọ gaasi semikondokito 89
Yato si ẹrọ wiwa ipilẹ, awọn ọna wiwa gaasi ti a lo ninu awọn sensọ gaasi to wulo jẹ eka pupọ.Fun apẹẹrẹ, lilo gangan sensọ gaasi gbọdọ pade ọpọlọpọ awọn ibeere (bii ifamọ, yiyan, ati iduroṣinṣin) da lori awọn iwulo olumulo.Awọn ibeere wọnyi ni ibatan pẹkipẹki si awọn ohun-ini ti ara ati kemikali ti ohun elo ifura.Fun apẹẹrẹ, Xu et al.71 ṣe afihan pe awọn sensọ orisun SnO2 ṣe aṣeyọri ifamọ ti o ga julọ nigbati iwọn ila opin (d) jẹ dogba si tabi kere si lẹmeji Debye ipari (λD) ti SnO271.Nigbati d ≤ 2λD, SnO2 ti dinku patapata lẹhin adsorption ti awọn ohun elo O2, ati idahun ti sensọ si gaasi idinku jẹ o pọju.Ni afikun, ọpọlọpọ awọn paramita miiran le ni ipa lori iṣẹ sensọ, pẹlu iwọn otutu ti n ṣiṣẹ, awọn abawọn gara, ati paapaa awọn ọkọ ofurufu ti o farahan ti ohun elo oye.Ni pato, ipa ti iwọn otutu ti n ṣiṣẹ ni a ṣe alaye nipasẹ idije ti o ṣeeṣe laarin awọn oṣuwọn ti adsorption ati desorption ti gaasi afojusun, bakannaa ifaseyin dada laarin awọn ohun elo gaasi adsorbed ati awọn patikulu atẹgun4,82.Ipa ti awọn abawọn gara jẹ ibatan ti o lagbara si akoonu ti awọn aye atẹgun [83, 84].Awọn isẹ ti sensọ le tun ti wa ni fowo nipasẹ o yatọ si reactivity ti ìmọ gara oju67,85,86,87.Ṣiṣi awọn ọkọ ofurufu kirisita pẹlu iwuwo kekere ṣe afihan diẹ sii awọn cations irin ti ko ni iṣọkan pẹlu awọn agbara ti o ga julọ, eyiti o ṣe agbega adsorption dada ati ifaseyin88.Tabili 1 ṣe atokọ ọpọlọpọ awọn ifosiwewe bọtini ati awọn ilana imudara ti o ni ibatan wọn.Nitorinaa, nipa ṣiṣatunṣe awọn aye ohun elo wọnyi, iṣẹ wiwa le ni ilọsiwaju, ati pe o ṣe pataki lati pinnu awọn ifosiwewe bọtini ti o kan iṣẹ sensọ.
Yamazoe89 ati Shimanoe et al.68,71 ṣe awọn nọmba kan ti awọn ẹkọ lori ilana imọ-ọrọ ti imọran sensọ ati imọran awọn ifosiwewe bọtini ominira mẹta ti o ni ipa lori iṣẹ ṣiṣe sensọ, pataki iṣẹ olugba, iṣẹ transducer, ati ohun elo (Fig. 1b)..Iṣẹ olugba n tọka si agbara ti dada MOS lati ṣe ajọṣepọ pẹlu awọn ohun elo gaasi.Iṣẹ yii jẹ ibatan pẹkipẹki si awọn ohun-ini kemikali ti MOS ati pe o le ni ilọsiwaju ni pataki nipasẹ iṣafihan awọn olugba ajeji (fun apẹẹrẹ, NPs irin ati MOS miiran).Iṣẹ transducer n tọka si agbara lati yi iyipada pada laarin gaasi ati dada MOS sinu ifihan itanna ti o jẹ gaba lori nipasẹ awọn aala ọkà ti MOS.Nitorinaa, iṣẹ ifarako ni ipa pataki nipasẹ iwọn patiku MOC ati iwuwo ti awọn olugba ajeji.Katoch et al.90 royin pe idinku iwọn ọkà ti ZnO-SnO2 nanofibrils yorisi ni iṣelọpọ ti ọpọlọpọ awọn heterojunctions ati alekun ifamọ sensọ, ni ibamu pẹlu iṣẹ ṣiṣe transducer.Wang et al.91 ṣe afiwe awọn titobi titobi pupọ ti Zn2GeO4 ati ṣe afihan ilosoke 6.5-agbo ni ifamọ sensọ lẹhin ti o ṣafihan awọn aala ọkà.IwUlO jẹ ifosiwewe iṣẹ sensọ bọtini miiran ti o ṣapejuwe wiwa gaasi si eto MOS inu.Ti awọn ohun elo gaasi ko ba le wọ inu ati fesi pẹlu MOS inu, ifamọ sensọ yoo dinku.Iwulo naa ni ibatan pẹkipẹki si ijinle itankale ti gaasi kan pato, eyiti o da lori iwọn pore ti ohun elo oye.Sakai et al.92 ṣe awoṣe ifamọ ti sensọ si awọn gaasi flue ati rii pe mejeeji iwuwo molikula ti gaasi ati radius pore ti awo sensọ ni ipa ifamọ ti sensọ ni oriṣiriṣi awọn ijinle kaakiri gaasi ninu awo sensọ.Ifọrọwanilẹnuwo ti o wa loke fihan pe awọn sensọ gaasi iṣẹ ṣiṣe giga le ni idagbasoke nipasẹ iwọntunwọnsi ati iṣapeye iṣẹ olugba, iṣẹ transducer, ati iwulo.
Iṣẹ ti o wa loke ṣe alaye ilana imọran ipilẹ ti MOS kan ati jiroro lori ọpọlọpọ awọn ifosiwewe ti o ni ipa lori iṣẹ ti MOS kan.Ni afikun si awọn ifosiwewe wọnyi, awọn sensosi gaasi ti o da lori awọn heterostructures le mu ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe sensọ siwaju sii nipasẹ imudarasi sensọ ati awọn iṣẹ olugba ni pataki.Ni afikun, awọn heteronostructures le mu ilọsiwaju iṣẹ sensọ siwaju sii nipa imudara awọn aati katalytic, ṣiṣe ilana gbigbe idiyele, ati ṣiṣẹda awọn aaye adsorption diẹ sii.Titi di oni, ọpọlọpọ awọn sensọ gaasi ti o da lori MOS heteronanostructures ti ni iwadi lati jiroro awọn ilana fun imudara imọ-jinlẹ95,96,97.Miller et al.55 ṣe akopọ awọn ọna ṣiṣe pupọ ti o ṣee ṣe lati mu ifamọ ti awọn ẹya heteronostructures, pẹlu igbẹkẹle dada, igbẹkẹle-ni wiwo, ati igbẹkẹle igbekalẹ.Lara wọn, ẹrọ imudara-igbẹkẹle wiwo jẹ idiju pupọ lati bo gbogbo awọn ibaraenisepo wiwo ni ilana kan, nitori ọpọlọpọ awọn sensọ ti o da lori awọn ohun elo heteronostructured (fun apẹẹrẹ, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, bbl) le ṣee lo. .Schottky sorapo).Ni deede, awọn sensọ heteronostructured ti o da lori MOS nigbagbogbo pẹlu awọn ọna ẹrọ sensọ ilọsiwaju meji tabi diẹ sii98,99,100.Ipa amuṣiṣẹpọ ti awọn ilana imudara wọnyi le mu gbigba ati sisẹ awọn ifihan agbara sensọ pọ si.Nitorinaa, agbọye ẹrọ ti iwo ti awọn sensosi ti o da lori awọn ohun elo nanostructured orisirisi jẹ pataki lati ṣe iranlọwọ fun awọn oniwadi lati dagbasoke awọn sensosi gaasi isalẹ ni ibamu pẹlu awọn iwulo wọn.Ni afikun, eto jiometirika ti ẹrọ naa tun le ni ipa pataki ifamọ ti sensọ 74, 75, 76. Lati le ṣe itupalẹ ihuwasi ti sensọ, awọn ilana imọ-jinlẹ ti awọn ẹya ẹrọ mẹta ti o da lori oriṣiriṣi awọn ohun elo heteronanostructured yoo gbekalẹ. ati sísọ ni isalẹ.
Pẹlu idagbasoke iyara ti awọn sensọ gaasi orisun MOS, ọpọlọpọ awọn MOS hetero-nanostructured ti ni imọran.Gbigbe idiyele ni wiwo heterointerface da lori oriṣiriṣi awọn ipele Fermi (Ef) ti awọn paati.Ni wiwo heterointerface, awọn elekitironi gbe lati ẹgbẹ kan pẹlu Ef ti o tobi si apa keji pẹlu Ef kekere kan titi awọn ipele Fermi wọn yoo de iwọntunwọnsi, ati awọn ihò, ni idakeji.Lẹhinna awọn ti n gbe ni oju-ọna heterointerface ti wa ni idinku ati ṣe apẹrẹ ti o ti dinku.Ni kete ti sensọ naa ba farahan si gaasi ibi-afẹde, ifọkansi ti ngbe MOS heteronanostructured naa yipada, bii giga idena, nitorinaa imudara ifihan ifihan.Ni afikun, awọn ọna oriṣiriṣi ti iṣelọpọ heteronostructures yori si awọn ibatan oriṣiriṣi laarin awọn ohun elo ati awọn amọna, eyiti o yori si oriṣiriṣi awọn geometries ẹrọ ati awọn ọna oye oriṣiriṣi.Ninu atunyẹwo yii, a daba awọn ẹya ẹrọ jiometirika mẹta ati jiroro lori ẹrọ imọ fun igbekalẹ kọọkan.
Botilẹjẹpe awọn heterojunctions ṣe ipa pataki pupọ ninu iṣẹ wiwa gaasi, geometry ẹrọ ti gbogbo sensọ tun le ni ipa ni ihuwasi ihuwasi wiwa, nitori ipo ti ikanni idari sensọ jẹ igbẹkẹle pupọ lori geometry ẹrọ.Meta aṣoju geometries ti heterojunction MOS ẹrọ ti wa ni sísọ nibi, bi o han ni Figure 2. Ni akọkọ iru, meji MOS awọn isopọ ti wa ni laileto pin laarin meji amọna, ati awọn ipo ti awọn conductive ikanni ti wa ni ṣiṣe nipasẹ awọn akọkọ MOS, awọn keji ni awọn. Ibiyi ti orisirisi awọn nanostructures lati yatọ si MOS, nigba ti nikan kan MOS ti sopọ si elekiturodu.elekiturodu ti wa ni ti sopọ, ki o si awọn conductive ikanni ti wa ni maa be inu awọn MOS ati ki o ti wa ni taara sopọ si elekiturodu.Ni iru kẹta, awọn ohun elo meji ti wa ni asopọ si awọn amọna meji lọtọ, ti n ṣe itọsọna ẹrọ nipasẹ heterojunction ti a ṣẹda laarin awọn ohun elo meji.
Asopọmọra laarin awọn agbo-ara (fun apẹẹrẹ “SnO2-NiO”) tọka si pe awọn paati meji naa jẹ idapọpọ lasan (iru I).Ami “@” kan laarin awọn asopọ meji (fun apẹẹrẹ “SnO2@NiO”) tọkasi pe ohun elo scaffold (NiO) ti ṣe ọṣọ pẹlu SnO2 fun iru ẹrọ sensọ II iru.Din-din (fun apẹẹrẹ “NiO/SnO2”) tọkasi iru apẹrẹ sensọ III kan.
Fun awọn sensọ gaasi ti o da lori awọn akojọpọ MOS, awọn eroja MOS meji ti pin laileto laarin awọn amọna.Awọn ọna iṣelọpọ lọpọlọpọ ti ni idagbasoke lati ṣeto awọn akojọpọ MOS, pẹlu sol-gel, coprecipitation, hydrothermal, electrospinning, ati awọn ọna dapọ ẹrọ98,102,103,104.Laipe, awọn ilana ti irin-Organic (MOFs), kilasi ti awọn ohun elo ti a ti ṣelọpọ kirisita la kọja ti o jẹ ti awọn ile-iṣẹ irin ati awọn ọna asopọ Organic, ni a ti lo bi awọn awoṣe fun iṣelọpọ ti awọn akojọpọ MOS la kọja 105,106,107,108.O tọ lati ṣe akiyesi pe botilẹjẹpe ipin ogorun ti awọn akojọpọ MOS jẹ kanna, awọn abuda ifamọ le yatọ pupọ nigba lilo awọn ilana iṣelọpọ oriṣiriṣi. ( Mo: Sn = 1: 1.9) o si rii pe awọn ọna iṣelọpọ oriṣiriṣi yori si awọn ifamọ oriṣiriṣi.Shaposhnik et al.110 royin pe iṣesi ti SnO2-TiO2 ti o ṣajọpọ si gaseous H2 yatọ si ti awọn ohun elo idapọmọra ẹrọ, paapaa ni ipin Sn/Ti kanna.Iyatọ yii waye nitori ibatan laarin MOP ati MOP crystallite iwọn yatọ pẹlu awọn ọna iṣelọpọ oriṣiriṣi109,110.Nigbati iwọn ọkà ati apẹrẹ ba wa ni ibamu ni awọn ofin ti iwuwo oluranlọwọ ati iru semikondokito, idahun yẹ ki o wa kanna ti geometry olubasọrọ ko ba yipada 110.Staerz et al.111 royin pe awọn abuda wiwa ti SnO2-Cr2O3 core-sheath (CSN) nanofibers ati ilẹ SnO2-Cr2O3 CSNs fẹrẹ jẹ aami kanna, ni iyanju pe morphology nanofiber ko funni ni anfani eyikeyi.
Ni afikun si awọn ọna iṣelọpọ ti o yatọ, awọn iru semikondokito ti MOSFET oriṣiriṣi meji tun kan ifamọ ti sensọ naa.O le pin siwaju si awọn ẹka meji ti o da lori boya MOSFET meji jẹ ti iru semikondokito (nn tabi pp junction) tabi awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi (pn junction).Nigbati awọn sensosi gaasi da lori awọn akojọpọ MOS ti iru kanna, nipa yiyipada ipin molar ti MOS meji, ihuwasi idahun ifamọ ko yipada, ati ifamọ sensọ yatọ da lori nọmba nn- tabi pp-heterojunctions.Nigbati paati kan ba ṣajuju ninu akojọpọ (fun apẹẹrẹ 0.9 ZnO-0.1 SnO2 tabi 0.1 ZnO-0.9 SnO2), ikanni idari jẹ ipinnu nipasẹ MOS ti o ga julọ, ti a pe ni ikanni imudani homojunction 92.Nigbati awọn ipin ti awọn paati meji jẹ afiwera, a ro pe ikanni idari jẹ gaba lori nipasẹ heterojunction98,102.Yamazoe et al.112,113 royin pe agbegbe heterocontact ti awọn paati meji le mu ifamọ ti sensọ pọ si nitori idena heterojunction ti o ṣẹda nitori awọn iṣẹ ṣiṣe ti o yatọ ti awọn paati le ṣe iṣakoso imunadoko gbigbe gbigbe ti sensọ ti o farahan si awọn elekitironi.Orisirisi ibaramu ategun 112.113.Lori ọpọtọ.Olusin 3a fihan pe awọn sensosi ti o da lori awọn ẹya isọdọtun fibrous SnO2-ZnO pẹlu oriṣiriṣi awọn akoonu ZnO (lati 0 si 10 mol% Zn) le ṣe awari ethanol yiyan.Lara wọn, sensọ kan ti o da lori awọn okun SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) ṣe afihan ifamọ ti o ga julọ nitori dida nọmba nla ti awọn heterojunctions ati ilosoke ninu aaye agbegbe kan pato, eyiti o pọ si iṣẹ ti oluyipada ati ilọsiwaju. ifamọ 90 Sibẹsibẹ, pẹlu ilosoke siwaju ninu akoonu ZnO si 10 mol.%, microstructure SnO2-ZnO composite le fi ipari si awọn agbegbe imuṣiṣẹ dada ati dinku ifamọ sensọ85.A tun ṣe akiyesi aṣa ti o jọra fun awọn sensọ ti o da lori NiO-NiFe2O4 pp heterojunction composites pẹlu oriṣiriṣi Fe / Ni ratios (Fig. 3b) 114.
Awọn aworan SEM ti awọn okun SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) ati idahun sensọ si orisirisi awọn gaasi pẹlu ifọkansi ti 100 ppm ni 260 °C;Awọn idahun 54b ti awọn sensọ ti o da lori NiO mimọ ati awọn akojọpọ NiO-NiFe2O4 ni 50 ppm ti awọn gaasi pupọ, 260 °C;114 (c) Aworan atọka ti nọmba awọn apa inu xSnO2- (1-x) Co3O4 tiwqn ati awọn ti o baamu resistance ati ifamọ ti xSnO2- (1-x) Co3O4 tiwqn fun 10 ppm CO, acetone, C6H6 ati SO2 gaasi ni 350 °C nipa yiyipada ipin molar ti Sn/Co 98
Awọn akojọpọ pn-MOS ṣe afihan oriṣiriṣi ihuwasi ifamọ ti o da lori ipin atomiki ti MOS115.Ni gbogbogbo, ihuwasi ifarako ti awọn akojọpọ MOS jẹ igbẹkẹle pupọ lori eyiti MOS ṣe bi ikanni idari akọkọ fun sensọ.Nitorinaa, o ṣe pataki pupọ lati ṣe apejuwe akojọpọ ipin ati nanostructure ti awọn akojọpọ.Kim et al.98 jẹrisi ipari yii nipa sisẹpọ lẹsẹsẹ xSnO2 ± (1-x) Co3O4 composite nanofibers nipasẹ elekitirosi ati kikọ awọn ohun-ini sensọ wọn.Wọn ṣe akiyesi pe ihuwasi ti sensọ apapo SnO2-Co3O4 yipada lati iru n-iru si iru p nipa didin ipin ogorun SnO2 (Fig. 3c) 98.Ni afikun, awọn sensọ heterojunction ti o jẹ gaba lori (ti o da lori 0.5 SnO2-0.5 Co3O4) ṣe afihan awọn iwọn gbigbe ti o ga julọ fun C6H6 ni akawe si awọn sensọ homojunction-dominant (fun apẹẹrẹ, SnO2 giga tabi awọn sensọ Co3O4).Idaduro giga atorunwa ti 0.5 SnO2-0.5 Co3O4 sensọ orisun ati agbara rẹ ti o tobi julọ lati ṣe iyipada resistance sensọ gbogbogbo ṣe alabapin si ifamọ ti o ga julọ si C6H6.Ni afikun, awọn abawọn aiṣedeede lattice ti o wa lati SnO2-Co3O4 heterointerfaces le ṣẹda awọn aaye adsorption ayanfẹ fun awọn ohun elo gaasi, nitorinaa imudara esi sensọ109,116.
Ni afikun si iru semikondokito MOS, ihuwasi ifọwọkan ti awọn akojọpọ MOS tun le ṣe adani nipa lilo kemistri ti MOS-117.Huo et al.117 lo ọna fifẹ ti o rọrun lati ṣeto awọn akojọpọ Co3O4-SnO2 ati rii pe ni ipin Co/Sn molar ti 10%, sensọ ṣe afihan esi wiwa iru-p si H2 ati ifamọ iru-n si H2.esi.Awọn idahun sensọ si awọn gaasi CO, H2S ati NH3 ni a fihan ni Nọmba 4a117.Ni kekere Co / Sn ratios, ọpọlọpọ awọn homojunctions dagba ni SnO2 ± SnO2 nanograin aala ati ifihan n-type sensọ esi si H2 (Figs. 4b, c) 115.Pẹlu ilosoke ninu ipin Co/Sn to 10 mol.%, dipo SnO2-SnO2 homojunctions, ọpọlọpọ awọn Co3O4-SnO2 heterojunctions won ni nigbakannaa akoso (Fig. 4d).Niwọn igba ti Co3O4 ko ṣiṣẹ pẹlu ọwọ si H2, ati pe SnO2 ṣe adaṣe ni agbara pẹlu H2, iṣesi ti H2 pẹlu ẹya atẹgun ionic ni pataki waye lori dada ti SnO2117.Nitorinaa, awọn elekitironi gbe lọ si SnO2 ati Ef SnO2 yipada si ẹgbẹ idari, lakoko ti Ef Co3O4 ko yipada.Bi abajade, resistance ti sensọ naa pọ sii, ti o nfihan pe awọn ohun elo ti o ni iwọn Co / Sn ti o ga julọ ṣe afihan iru ihuwasi p-iru (Fig. 4e).Ni idakeji, awọn gaasi CO, H2S, ati NH3 ṣe pẹlu awọn eya atẹgun ionic lori awọn aaye SnO2 ati Co3O4, ati awọn elekitironi n gbe lati gaasi si sensọ, ti o mu ki idinku ninu idena idena ati ifamọ-n-type (Fig. 4f)..Ihuwasi sensọ oriṣiriṣi yii jẹ nitori imuṣiṣẹpọ oriṣiriṣi ti Co3O4 pẹlu awọn gaasi oriṣiriṣi, eyiti Yin et al ti jẹrisi siwaju sii.118 .Bakanna, Katoch et al.119 ṣe afihan pe awọn akojọpọ SnO2-ZnO ni yiyan ti o dara ati ifamọ giga si H2.Ihuwasi yii waye nitori pe awọn ọta H le ni irọrun adsorbed si awọn ipo O ti ZnO nitori isọdọtun ti o lagbara laarin s-orbital ti H ati p-orbital ti O, eyiti o yori si iṣelọpọ ti ZnO120,121.
a Co/Sn-10% ìmúdàgba resistance ekoro fun aṣoju atehinwa ategun bi H2, CO, NH3 ati H2S, b, c Co3O4/SnO2 eroja oye aworan atọka fun H2 ni kekere % m.Co/Sn, df Co3O4 Mechanism erin ti H2 ati CO, H2S ati NH3 pẹlu giga Co/Sn/SnO2 apapo
Nitorinaa, a le ṣe ilọsiwaju ifamọ ti sensọ iru-I nipa yiyan awọn ọna iṣelọpọ ti o yẹ, idinku iwọn ọkà ti awọn akojọpọ, ati jijẹ ipin molar ti awọn akojọpọ MOS.Ni afikun, oye ti o jinlẹ ti kemistri ti ohun elo ifura le mu ilọsiwaju yiyan ti sensọ siwaju sii.
Awọn ẹya sensọ II jẹ igbekalẹ sensọ olokiki miiran ti o le lo ọpọlọpọ awọn ohun elo nanostructured orisirisi, pẹlu ọkan “titunto si” nanomaterial ati keji tabi paapaa nanomaterial kẹta.Fun apẹẹrẹ, awọn ohun elo onisẹpo kan tabi onisẹpo meji ti a ṣe ọṣọ pẹlu awọn ẹwẹ titobi, core-shell (CS) ati awọn ohun elo heteronanostructured multilayer ni a lo nigbagbogbo ni iru awọn ẹya sensọ II ati pe yoo jiroro ni apejuwe ni isalẹ.
Fun awọn ohun elo heteronanostructure akọkọ (heteronanostructure ti a ṣe ọṣọ), bi a ṣe han ni 2b (1), awọn ikanni conductive ti sensọ ti sopọ nipasẹ ohun elo ipilẹ.Nitori dida awọn heterojunctions, awọn ẹwẹ titobi ti a ṣe atunṣe le pese awọn aaye ifaseyin diẹ sii fun ipolowo gaasi tabi desorption, ati pe o tun le ṣe bi awọn oludasọna lati mu ilọsiwaju oye ṣiṣẹ109,122,123,124.Yuan et al.41 ṣe akiyesi pe ohun ọṣọ WO3 nanowires pẹlu CeO2 nanodots le pese awọn aaye adsorption diẹ sii ni CeO2 @ WO3 heterointerface ati oju CeO2 ati pe o ṣe ina diẹ sii awọn ẹya atẹgun chemisorbed fun ifarahan pẹlu acetone.Gunawan et al.125. Sensọ acetone sensitivity ultra-high ti o da lori ọkan-dimensional Au@α-Fe2O3 ti dabaa ati pe a ti ṣe akiyesi pe ifamọ ti sensọ naa ni iṣakoso nipasẹ imuṣiṣẹ ti awọn ohun elo O2 bi orisun atẹgun.Iwaju awọn NPs Au le ṣe bi ayase ti n ṣe igbega isọpọ ti awọn ohun alumọni atẹgun sinu atẹgun lattice fun oxidation ti acetone.Awọn abajade kanna ni a gba nipasẹ Choi et al.9 nibiti a ti lo ayase Pt kan lati pin awọn ohun alumọni atẹgun ti o ṣofo sinu awọn ẹya atẹgun ionized ati mu esi ifura si acetone pọ si.Ni ọdun 2017, ẹgbẹ iwadii kanna ṣe afihan pe awọn ẹwẹ titobi bimetallic jẹ daradara siwaju sii ni catalysis ju awọn ẹwẹ titobi irin ọlọla kan, gẹgẹ bi a ṣe han ni Nọmba 5126. 5a jẹ apẹrẹ ti ilana iṣelọpọ fun bimetallic ti o da lori Pilatnomu (PtM) NPs nipa lilo awọn sẹẹli apoferritin pẹlu iwọn apapọ ti o kere ju 3 nm.Lẹhinna, lilo ọna itanna eletiriki, PtM @ WO3 nanofibers ni a gba lati mu ifamọ ati yiyan si acetone tabi H2S (Fig. 5b-g).Laipe, awọn olutọpa atomiki ẹyọkan (SACs) ti ṣe afihan iṣẹ ṣiṣe katalitiki ti o dara julọ ni aaye ti catalysis ati itupalẹ gaasi nitori ṣiṣe ti o pọ julọ ti lilo awọn ọta ati awọn ẹya itanna aifwy127,128.Shin et al.129 lo Pt-SA anchored carbon nitride (MCN), SnCl2 ati PVP nanosheets bi awọn orisun kemikali lati mura Pt@MCN@SnO2 awọn okun inline fun wiwa gaasi.Pelu akoonu kekere ti Pt@MCN (lati 0.13 wt.% si 0.68 wt.%), iṣẹ wiwa ti gaseous formaldehyde Pt@MCN@SnO2 ga ju awọn apẹẹrẹ itọkasi miiran (SnO2 mimọ, MCN @ SnO2 ati Pt NPs @ SnO2)..Iṣe wiwa ti o dara julọ ni a le sọ si ṣiṣe atomiki ti o pọju ti ayase Pt SA ati agbegbe ti o kere julọ ti awọn aaye ti nṣiṣe lọwọ SnO2129.
Apoferritin-kojọpọ ọna encapsulation lati gba PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) awọn ẹwẹ titobi;awọn ohun-ini ifura gaasi ti bd pristine WO3, PtPd @ WO3, PtRn @ WO3, ati Pt-NiO @ WO3 nanofibers;da, fun apẹẹrẹ, lori awọn ohun-ini yiyan ti PtPd@WO3, PtRn@WO3 ati Pt-NiO@WO3 nanofiber sensosi si 1 ppm ti gaasi interfering 126
Ni afikun, awọn heterojunctions ti a ṣẹda laarin awọn ohun elo scaffold ati awọn ẹwẹ titobi tun le ṣe atunṣe awọn ikanni adaṣe ni imunadoko nipasẹ ẹrọ isọdọtun radial lati mu ilọsiwaju sensọ130,131,132.Lori ọpọtọ.Nọmba 6a fihan awọn abuda sensọ ti SnO2 mimọ ati Cr2O3 @ SnO2 nanowires fun idinku ati awọn gaasi oxidizing ati awọn ilana sensọ ti o baamu131.Ti a ṣe afiwe si SnO2 nanowires mimọ, idahun ti Cr2O3@SnO2 nanowires si idinku awọn gaasi ti ni ilọsiwaju pupọ, lakoko ti idahun si awọn gaasi oxidizing ti buru si.Awọn iṣẹlẹ wọnyi ni ibatan pẹkipẹki si idinku agbegbe ti awọn ikanni idari ti SnO2 nanowires ni itọsọna radial ti a ṣẹda pn heterojunction.Idaduro sensọ le jẹ aifwy nirọrun nipasẹ yiyipada iwọn EDL lori oju ti SnO2 nanowires mimọ lẹhin ifihan si idinku ati awọn gaasi oxidizing.Bibẹẹkọ, fun Cr2O3@SnO2 nanowires, DEL ibẹrẹ ti SnO2 nanowires ni afẹfẹ pọ si ni akawe si SnO2 nanowires mimọ, ati pe ikanni idari naa ti dinku nitori dida heterojunction kan.Nitorinaa, nigbati sensọ ba farahan si gaasi idinku, awọn elekitironi ti o ni idẹkùn yoo tu silẹ sinu SnO2 nanowires ati pe EDL ti dinku ni pataki, ti o yọrisi ifamọ ti o ga ju SnO2 nanowires mimọ.Lọna miiran, nigba yi pada si ohun oxidizing gaasi, DEL imugboroosi ni opin, Abajade ni kekere ifamọ.Awọn abajade esi ifarako ti o jọra ni a ṣe akiyesi nipasẹ Choi et al., 133 ninu eyiti SnO2 nanowires ti a ṣe ọṣọ pẹlu p-type WO3 nanoparticles ṣe afihan idahun ifarako ti o ni ilọsiwaju si idinku awọn gaasi, lakoko ti awọn sensọ SnO2 ti a ṣe ọṣọ ti ni ilọsiwaju ifamọ si awọn gaasi oxidizing.Awọn ẹwẹ titobi TiO2 (Fig. 6b) 133. Abajade yii jẹ pataki nitori awọn iṣẹ iṣẹ ti o yatọ ti SnO2 ati MOS (TiO2 tabi WO3) awọn ẹwẹ titobi.Ni p-type (n-type) awọn ẹwẹ titobi, ikanni idari ti ohun elo ilana (SnO2) gbooro (tabi awọn adehun) ni itọsọna radial, ati lẹhinna, labẹ iṣe ti idinku (tabi oxidation), imugboroosi siwaju (tabi kikuru) ti ikanni idari ti SnO2 - rib) ti gaasi (Fig. 6b).
Ilana awose radial ti a fa nipasẹ LF MOS ti a ṣe atunṣe.Akopọ ti awọn idahun gaasi si 10 ppm idinku ati awọn gaasi oxidizing ti o da lori SnO2 mimọ ati Cr2O3@SnO2 nanowires ati awọn ilana imọ-itumọ ti o baamu awọn aworan atọka;ati awọn ero ibamu ti WO3@SnO2 nanorods ati ẹrọ wiwa133
Ninu awọn ohun elo heterostructure bilayer ati multilayer, ikanni idari ti ẹrọ naa jẹ gaba lori nipasẹ Layer (nigbagbogbo Layer isalẹ) ni olubasọrọ taara pẹlu awọn amọna, ati heterojunction ti a ṣẹda ni wiwo ti awọn fẹlẹfẹlẹ meji le ṣakoso adaṣe ti ipele isalẹ. .Nitorinaa, nigbati awọn gaasi ba ṣepọ pẹlu ipele oke, wọn le ni ipa pataki awọn ikanni idari ti Layer isalẹ ati resistance 134 ti ẹrọ naa.Fun apẹẹrẹ, Kumar et al.77 royin ihuwasi idakeji ti TiO2@NiO ati NiO@TiO2 awọn ipele meji fun NH3.Iyatọ yii waye nitori awọn ikanni idari ti awọn sensọ meji jẹ gaba lori ni awọn ipele ti awọn ohun elo oriṣiriṣi (NiO ati TiO2, ni atele), ati lẹhinna awọn iyatọ ninu awọn ikanni idari ti o wa ni ipilẹ yatọ77.
Bilayer tabi multilayer heteronanostructures jẹ iṣelọpọ nigbagbogbo nipasẹ sputtering, ifisilẹ Layer atomic (ALD) ati centrifugation56,70,134,135,136.Awọn sisanra fiimu ati agbegbe olubasọrọ ti awọn ohun elo meji le jẹ iṣakoso daradara.Awọn eeya 7a ati b fihan NiO @ SnO2 ati Ga2O3 @ WO3 nanofilms ti a gba nipasẹ sputtering fun wiwa ethanol135,137.Bibẹẹkọ, awọn ọna wọnyi ni gbogbogbo ṣe awọn fiimu alapin, ati pe awọn fiimu alapin wọnyi ko ni itara ju awọn ohun elo nanostructured 3D nitori agbegbe dada kan pato kekere ati agbara gaasi.Nitorinaa, ilana ilana-omi-omi fun iṣelọpọ awọn fiimu bilayer pẹlu awọn ipo giga ti o yatọ tun ti dabaa lati mu ilọsiwaju iṣẹ-iwoye ṣiṣẹ nipa jijẹ agbegbe dada kan pato41,52,138.Zhu et al139 ni idapo sputtering ati awọn imọ-ẹrọ hydrothermal lati gbejade ZnO nanowires ti o ni aṣẹ pupọ lori SnO2 nanowires (ZnO@SnO2 nanowires) fun wiwa H2S (Fig. 7c).Idahun rẹ si 1 ppm H2S jẹ awọn akoko 1.6 ti o ga ju ti sensọ ti o da lori sputtered ZnO@SnO2 nanofilms.Liu et al.52 ṣe ijabọ sensọ H2S ti o ga julọ nipa lilo igbesẹ meji-igbesẹ ni ọna itọsi kẹmika situ lati ṣe agbekalẹ awọn ilana SnO2@NiO nanostructures ti o tẹle pẹlu annealing thermal (Fig. 10d).Ti a fiwera si awọn fiimu bilayer SnO2@NiO sputtered mora, iṣẹ ifamọ ti SnO2@NiO igbekalẹ bilayer akoso jẹ ilọsiwaju ni pataki nitori ilosoke ni agbegbe dada kan pato52,137.
Double Layer gaasi sensọ da lori MOS.NiO @ SnO2 nanofilm fun wiwa ethanol;137b Ga2O3 @ WO3 nanofilm fun wiwa ethanol;135c ti paṣẹ pupọ SnO2@ZnO ilana ilana bilayer fun wiwa H2S;139d SnO2 @ NiO bilayer akosoagbasomode ilana fun wiwa H2S52.
Ninu iru awọn ẹrọ II ti o da lori awọn ikarahun heteronanostructures mojuto-ikarahun (CSHNs), ẹrọ imọ jẹ eka sii, nitori awọn ikanni idari ko ni opin si ikarahun inu.Mejeeji ọna iṣelọpọ ati sisanra (hs) ti package le pinnu ipo ti awọn ikanni adaṣe.Fun apẹẹrẹ, nigba lilo awọn ọna iṣelọpọ isalẹ-oke, awọn ikanni idari nigbagbogbo ni opin si mojuto inu, eyiti o jọra ni igbekalẹ si awọn ẹya ẹrọ meji-Layer tabi multilayer (Fig. 2b (3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu et al.144 royin ọna ti o wa ni isalẹ lati gba CSHN NiO@α-Fe2O3 ati CuO@α-Fe2O3 nipa fifipamọ Layer ti NiO tabi CuO NPs lori α-Fe2O3 nanorods ninu eyiti ikanni idari ti ni opin nipasẹ apakan aarin.(nanorods α-Fe2O3).Liu et al.142 tun ṣaṣeyọri ni ihamọ ikanni idari si apakan akọkọ ti CSHN TiO2 @ Si nipa gbigbe TiO2 silẹ lori awọn ohun elo ti a ti pese silẹ ti silicon nanowires.Nitorinaa, ihuwasi imọ rẹ (p-type tabi n-type) da lori iru semikondokito ti silikoni nanowire.
Sibẹsibẹ, julọ royin awọn sensọ orisun orisun CSHN (Fig. 2b (4)) ni a ṣe nipasẹ gbigbe awọn powders ti awọn ohun elo CS ti a ṣajọpọ sori awọn eerun igi.Ni idi eyi, ọna itọnisọna ti sensọ naa ni ipa nipasẹ sisanra ile (hs).Ẹgbẹ Kim ṣe iwadii ipa ti hs lori iṣẹ wiwa gaasi ati dabaa ilana wiwa ti o ṣeeṣe100,112,145,146,147,148. O gbagbọ pe awọn ifosiwewe meji ṣe alabapin si ẹrọ imọ-ẹrọ ti eto yii: (1) iyipada radial ti EDL ti ikarahun ati (2) ipa ipadanu aaye ina (Fig. 8) 145. Awọn oniwadi mẹnuba pe ikanni idari ti awọn ti ngbe jẹ pupọ julọ ni ihamọ si Layer ikarahun nigbati hs> λD ti Layer ikarahun145. O gbagbọ pe awọn ifosiwewe meji ṣe alabapin si ẹrọ imọ-ẹrọ ti eto yii: (1) iyipada radial ti EDL ti ikarahun ati (2) ipa ipadanu aaye ina (Fig. 8) 145. Awọn oniwadi mẹnuba pe ikanni idari ti awọn ti ngbe jẹ pupọ julọ ni ihamọ si Layer ikarahun nigbati hs> λD ti Layer ikarahun145. 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. O gbagbọ pe awọn nkan meji ni o ni ipa ninu ilana ti iwoye ti eto yii: (1) radial modulation ti EDL ti ikarahun ati (2) ipa ti blurring aaye ina (Fig. 8) 145. Awọn oniwadi ṣe akiyesi pe ikanni gbigbe ti ngbe wa ni fimọ si ikarahun nigbati hs> λD shells145.O gbagbọ pe awọn nkan meji ṣe alabapin si ẹrọ wiwa ti igbekalẹ yii: (1) iyipada radial ti DEL ti ikarahun ati (2) ipa ti smearing aaye ina (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. Awọn oniwadi ṣe akiyesi pe ikanni idari Nigbati hs> λD145 ti ikarahun naa, nọmba awọn gbigbe ti wa ni opin nipataki nipasẹ ikarahun naa.Nitorina, ninu iyipada resistive ti sensọ ti o da lori CSHN, iyipada radial ti cladding DEL bori (Fig. 8a).Sibẹsibẹ, ni hs ≤ λD ti ikarahun, awọn patikulu atẹgun ti a ṣe nipasẹ ikarahun ati heterojunction ti a ṣe ni CS heterojunction ti wa ni idinku patapata ti awọn elekitironi. Nitorinaa, ikanni idari ko wa ni inu Layer ikarahun nikan ṣugbọn tun ni apakan ni apakan mojuto, paapaa nigbati hs <λD ti Layer ikarahun naa. Nitorinaa, ikanni idari ko wa ni inu Layer ikarahun nikan ṣugbọn tun ni apakan ni apakan mojuto, paapaa nigbati hs <λD ti Layer ikarahun naa. Поэтому канал проводимости располагается только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердце. Nitorinaa, ikanni idari ko wa ni inu inu Layer ikarahun nikan, ṣugbọn tun ni apakan ni apakan mojuto, paapaa ni hs <λD ti Layer ikarahun.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 только внутри оболочки, но и частично в сполагается, особир. Nitorinaa, ikanni idari ko wa ni inu ikarahun nikan, ṣugbọn tun ni apakan ninu mojuto, paapaa ni hs <λD ti ikarahun naa.Ni idi eyi, mejeeji ikarahun elekitironi ti o ni kikun ati ipele mojuto ti o dinku apakan ṣe iranlọwọ lati ṣe iyipada resistance ti gbogbo CSHN, ti o mu abajade iru aaye ina (Fig. 8b).Diẹ ninu awọn ijinlẹ miiran ti lo ero ida iwọn didun EDL dipo iru aaye ina lati ṣe itupalẹ ipa hs100,148.Ti mu awọn ifunni meji wọnyi sinu akọọlẹ, apapọ iṣatunṣe ti resistance CSHN de iye ti o tobi julọ nigbati hs jẹ afiwera si apofẹlẹfẹlẹ λD, bi o ṣe han ni aworan 8c.Nitorinaa, hs ti o dara julọ fun CSHN le sunmọ ikarahun λD, eyiti o ni ibamu pẹlu awọn akiyesi esiperimenta99,144,145,146,149.Ọpọlọpọ awọn ijinlẹ ti fihan pe hs tun le ni ipa lori ifamọ ti CSHN-orisun pn-heterojunction sensosi40,148.Li et al.148 ati Bai et al.40 ṣe iwadii ni ọna ṣiṣe ipa ti hs lori iṣẹ awọn sensọ CSHN pn-heterojunction, gẹgẹbi TiO2@CuO ati ZnO@NiO, nipa yiyipada iyipo ALD cladding.Bi abajade, ihuwasi ifarako yipada lati p-type si n-type pẹlu jijẹ hs40,148.Ihuwasi yii jẹ nitori otitọ pe ni akọkọ (pẹlu nọmba to lopin ti awọn iyipo ALD) awọn eto heterostructures le ṣe akiyesi bi awọn heteronostructures ti a yipada.Nitorinaa, ikanni adaṣe ni opin nipasẹ Layer mojuto (p-type MOSFET), ati sensọ ṣe afihan ihuwasi wiwa iru p.Bi nọmba awọn iyipo ALD ṣe n pọ si, Layer cladding (n-type MOSFET) di alaiṣe-tẹsiwaju ati ṣiṣe bi ikanni idari, ti o mu abajade ifamọ iru n-iru.Ihuwasi iyipada ifarako ti o jọra ni a ti royin fun awọn apa heteronostructures pn 150,151.Zhou et al.150 ṣe iwadii ifamọ ti Zn2SnO4@Mn3O4 awọn heteronanostructures ti ẹka nipasẹ ṣiṣakoso akoonu Zn2SnO4 lori dada ti Mn3O4 nanowires.Nigbati awọn ekuro Zn2SnO4 ti ṣẹda lori dada Mn3O4, a ṣe akiyesi ifamọ iru-p.Pẹlu ilosoke siwaju ninu akoonu Zn2SnO4, sensọ ti o da lori ẹka Zn2SnO4@Mn3O4 heteronanostructures yipada si ihuwasi sensọ iru n.
Apejuwe imọran ti ẹrọ sensọ iṣẹ-meji ti CS nanowires ti han.Awose Resistance nitori iyipada radial ti awọn ikarahun elekitironi ti o dinku, b Ipa odi ti smearing lori awose resistance, ati c Total resistance modulation of CS nanowires nitori apapọ awọn ipa mejeeji 40
Ni ipari, iru awọn sensosi II pẹlu ọpọlọpọ awọn oniruuru nanostructures akosoagbasomode, ati iṣẹ sensọ jẹ igbẹkẹle pupọ lori iṣeto ti awọn ikanni adaṣe.Nitorinaa, o ṣe pataki lati ṣakoso ipo ti ikanni idari ti sensọ ati lo awoṣe MOS heteronanostructured ti o dara lati ṣe iwadi ilana imọ-jinlẹ ti iru awọn sensọ II.
Iru awọn ẹya sensọ III ko wọpọ pupọ, ati pe ikanni adaṣe da lori heterojunction ti o ṣẹda laarin awọn semikondokito meji ti o sopọ si awọn amọna meji, ni atele.Awọn ẹya ẹrọ alailẹgbẹ nigbagbogbo gba nipasẹ awọn imọ-ẹrọ micromachining ati awọn ọna oye wọn yatọ pupọ si awọn ẹya sensọ meji ti tẹlẹ.Iwọn IV ti sensọ Iru III kan ṣe afihan awọn abuda atunṣe deede nitori idasile heterojunction48,152,153.Ilọ-iwa ti iwa I-V ti heterojunction ti o dara julọ ni a le ṣe apejuwe nipasẹ ọna ẹrọ thermionic ti itujade elekitironi lori giga ti idena heterojunction152,154,155.
nibiti Va jẹ foliteji abosi, A ni agbegbe ẹrọ, k jẹ igbagbogbo Boltzmann, T jẹ iwọn otutu pipe, q jẹ idiyele ti ngbe, Jn ati Jp jẹ iho ati awọn iwuwo lọwọlọwọ kaakiri itanna, lẹsẹsẹ.IS duro fun lọwọlọwọ ekunrere yiyipada, asọye bi: 152,154,155
Nitori naa, apapọ lọwọlọwọ ti pn heterojunction da lori iyipada ninu ifọkansi ti awọn gbigbe idiyele ati iyipada giga ti idena ti heterojunction, bi o ṣe han ni awọn idogba (3) ati (4) 156
nibiti nn0 ati pp0 ti jẹ ifọkansi ti awọn elekitironi (iho) ni iru n-type (p-type) MOS, \(V_{bi}^0 \) jẹ agbara ti a ṣe sinu rẹ, Dp (Dn) jẹ olutọpa kaakiri ti awọn elekitironi (awọn ihò), Ln (Lp) jẹ gigun kaakiri ti awọn elekitironi (awọn ihò), ΔEv (ΔEc) jẹ iyipada agbara ti ẹgbẹ valence (ẹgbẹ idari) ni heterojunction.Botilẹjẹpe iwuwo lọwọlọwọ jẹ iwon si iwuwo ti ngbe, o jẹ iwọn ilodi si pẹlu \(V_{bi}^0 \).Nitorinaa, iyipada gbogbogbo ni iwuwo lọwọlọwọ da lori iyipada ti giga ti idena heterojunction.
Gẹgẹbi a ti sọ loke, ṣiṣẹda awọn MOSFET hetero-nanostructured (fun apẹẹrẹ, iru I ati iru awọn ẹrọ II) le mu iṣẹ sensọ pọ si ni pataki, dipo awọn paati kọọkan.Ati fun iru awọn ẹrọ III, idahun heteronostructure le jẹ ti o ga ju awọn paati meji lọ48,153 tabi ga julọ ju ọkan paati76, da lori akopọ kemikali ti ohun elo naa.Ọpọlọpọ awọn iroyin ti fihan pe idahun ti awọn heteronanostructures jẹ ti o ga julọ ju ti ẹya-ara kan lọ nigbati ọkan ninu awọn irinše ko ni aibikita si gaasi afojusun48,75,76,153.Ni ọran yii, gaasi ibi-afẹde yoo ṣe ajọṣepọ nikan pẹlu Layer ifura ati fa iyipada Ef ti Layer ifura ati iyipada giga ti idena heterojunction.Lẹhinna apapọ lọwọlọwọ ti ẹrọ naa yoo yipada ni pataki, nitori pe o jẹ ibatan si giga ti idena heterojunction ni ibamu si idogba naa.(3) ati (4) 48,76,153.Bibẹẹkọ, nigba ti mejeeji n-type ati awọn paati iru-p jẹ ifarabalẹ si gaasi ibi-afẹde, iṣẹ wiwa le jẹ ibikan laarin.José et al.76 ṣe agbejade NiO / SnO2 fiimu NO2 ti o ni ẹru nipasẹ fifẹ ati rii pe ifamọ sensọ nikan ga ju ti sensọ orisun NiO, ṣugbọn o kere ju ti sensọ orisun SnO2.sensọ.Iṣẹlẹ yii jẹ nitori otitọ pe SnO2 ati NiO ṣe afihan awọn aati idakeji si NO276.Pẹlupẹlu, nitori awọn paati meji naa ni awọn ifamọ gaasi oriṣiriṣi, wọn le ni itara kanna lati ṣe iwari oxidizing ati idinku awọn gaasi.Fun apẹẹrẹ, Kwon et al.157 dabaa NiO/SnO2 pn-heterojunction gaasi sensọ nipasẹ oblique sputtering, bi o han ni aworan 9a.O yanilenu, NiO / SnO2 pn-heterojunction sensọ ṣe afihan aṣa ifamọ kanna fun H2 ati NO2 (Fig. 9a).Lati yanju abajade yii, Kwon et al.157 ṣe iwadii ni ọna ṣiṣe bi NO2 ati H2 ṣe yipada awọn ifọkansi ti ngbe ati titunṣe \ (V_{bi} ^ 0 \) ti awọn ohun elo mejeeji nipa lilo awọn abuda IV ati awọn iṣeṣiro kọnputa (Fig. 9bd).Awọn eeya 9b ati c ṣe afihan agbara ti H2 ati NO2 lati yi iwuwo gbigbe ti awọn sensọ ti o da lori p-NiO (pp0) ati n-SnO2 (nn0), lẹsẹsẹ.Wọn fihan pe pp0 ti p-type NiO yipada diẹ ni agbegbe NO2, lakoko ti o yipada ni iyalẹnu ni agbegbe H2 (Fig. 9b).Sibẹsibẹ, fun n-type SnO2, nn0 huwa ni ọna idakeji (Fig. 9c).Da lori awọn abajade wọnyi, awọn onkọwe pinnu pe nigba ti a lo H2 si sensọ ti o da lori NiO/SnO2 pn heterojunction, ilosoke ninu nn0 yorisi ilosoke ninu Jn, ati \(V_{bi}^0 \) yori si a idinku ninu idahun (Fig. 9d).Lẹhin ifihan si NO2, mejeeji idinku nla ni nn0 ni SnO2 ati ilosoke kekere ni pp0 ni NiO yorisi idinku nla ni \ (V_{bi} ^ 0 \), eyiti o ṣe idaniloju ilosoke ninu idahun ifarako (Fig. 9d ) 157 Ni ipari, awọn iyipada ninu ifọkansi ti awọn gbigbe ati \(V_{bi}^0 \) yori si awọn iyipada ninu apapọ lọwọlọwọ, eyiti o ni ipa siwaju si agbara wiwa.
Ilana ti oye ti sensọ gaasi da lori eto ti ẹrọ Iru III.Ayẹwo elekitironi microscopy (SEM) awọn aworan agbekọja, p-NiO / n-SnO2 ẹrọ nanocoil ati awọn ohun-ini sensọ ti p-NiO / n-SnO2 nanocoil heterojunction sensọ ni 200 ° C fun H2 ati NO2;b, SEM-apakan agbelebu ti ẹrọ c-ẹrọ kan, ati awọn abajade simulation ti ẹrọ kan pẹlu p-NiO b-Layer ati ẹya n-SnO2 c-Layer.Sensọ b p-NiO ati iwọn sensọ c n-SnO2 ati ibaamu awọn abuda I-V ni afẹfẹ gbigbẹ ati lẹhin ifihan si H2 ati NO2.Maapu onisẹpo meji ti iwuwo b-iho ni p-NiO ati maapu ti c-electrons ni Layer n-SnO2 pẹlu iwọn awọ ni a ṣe apẹrẹ nipa lilo sọfitiwia Sentaurus TCAD.d Awọn abajade kikopa ti nfihan maapu 3D ti p-NiO/n-SnO2 ni afẹfẹ gbigbẹ, H2 ati NO2157 ni ayika.
Ni afikun si awọn ohun-ini kemikali ti awọn ohun elo funrararẹ, iṣeto ti ẹrọ Iru III ṣe afihan iṣeeṣe ti ṣiṣẹda awọn sensọ gaasi ti ara ẹni, eyiti ko ṣee ṣe pẹlu awọn ẹrọ Iru I ati Iru II.Nitori aaye ina mọnamọna ti ara wọn (BEF), awọn ẹya diode pn heterojunction ni a lo nigbagbogbo lati kọ awọn ẹrọ fọtovoltaic ati ṣafihan agbara fun ṣiṣe awọn sensọ gaasi fọtoelectric ti ara ẹni ni iwọn otutu yara labẹ itanna74,158,159,160,161.BEF ni wiwo heterointerface, ti o ṣẹlẹ nipasẹ iyatọ ninu awọn ipele Fermi ti awọn ohun elo, tun ṣe alabapin si ipinya ti awọn orisii iho elekitironi.Anfani ti sensọ gaasi fọtovoltaic ti ara ẹni ni agbara agbara kekere rẹ bi o ṣe le fa agbara ti ina ti o tan ina ati lẹhinna ṣakoso ararẹ tabi awọn ẹrọ kekere miiran laisi iwulo fun orisun agbara ita.Fun apẹẹrẹ, Tanuma ati Sugiyama162 ti ṣe NiO/ZnO pn heterojunctions bi awọn sẹẹli oorun lati mu SnO2-orisun polycrystalline CO2 sensọ.Gad et al.74 royin sensọ gaasi fọtovoltaic ti ara ẹni ti o da lori Si / ZnO @ CdS pn heterojunction, bi a ṣe han ni aworan 10a.ZnO nanowires ti o ni inaro ni a dagba taara lori awọn sobusitireti silikoni iru p lati ṣe agbekalẹ Si/ZnO pn heterojunctions.Lẹhinna a ṣe atunṣe awọn ẹwẹ titobi CdS lori dada ti ZnO nanowires nipasẹ iyipada dada kemikali.Lori ọpọtọ.10a ṣe afihan laini pipa Si/ZnO@CdS awọn abajade esi sensọ fun O2 ati ethanol.Labẹ itanna, foliteji-ìmọ (Voc) nitori iyapa ti awọn orisii iho elekitironi lakoko BEP ni Si/ZnO heterointerface ti o pọ si laini pẹlu nọmba awọn diodes ti a ti sopọ74,161.Voc le jẹ aṣoju nipasẹ idogba.(5) 156,
nibiti ND, NA, ati Ni jẹ awọn ifọkansi ti awọn oluranlọwọ, awọn olugba, ati awọn gbigbe inu inu, lẹsẹsẹ, ati k, T, ati q jẹ awọn paramita kanna bi ninu idogba iṣaaju.Nigbati o ba farahan si awọn gaasi ti o nmu, wọn yọ awọn elekitironi jade lati ZnO nanowires, eyiti o yori si idinku ninu \ (N_D ^ {ZnO} \) ati Voc.Ni idakeji, idinku gaasi jẹ ki ilosoke ninu Voc (Fig. 10a).Nigbati o ba ṣe ọṣọ ZnO pẹlu awọn ẹwẹ titobi CdS, awọn elekitironi fọtoyiya ninu awọn ẹwẹ titobi CdS ni a itasi sinu ẹgbẹ idari ti ZnO ati ṣe ajọṣepọ pẹlu gaasi adsorbed, nitorinaa jijẹ imudara oye74,160.Imọ-ẹrọ gaasi fọtovoltaic ti ara ẹni ti o jọra ti o da lori Si/ZnO ni a royin nipasẹ Hoffmann et al.160, 161 (olusin 10b).A le pese sensọ yii nipa lilo laini ti amine-functionalized ZnO nanoparticles ([3- (2-aminoethylamino) propyl] trimethoxysilane) (amino-functionalized-SAM) ati thiol ((3-mercaptopropyl) -iṣẹ, lati ṣatunṣe iṣẹ iṣẹ. ti gaasi afojusun fun wiwa yiyan ti NO2 (trimethoxysilane) (thiol-functionalized-SAM)) (Fig. 10b) 74,161.
Sensọ gaasi fọtoelectric ti ara ẹni ti o da lori eto iru ẹrọ III kan.sensọ gaasi fọtovoltaic ti ara ẹni ti o da lori Si / ZnO @ CdS, ẹrọ imọ-ara ti ara ẹni ati idahun sensọ si oxidized (O2) ati dinku (1000 ppm ethanol) awọn gaasi labẹ imọlẹ oorun;74b sensọ gaasi fọtovoltaic ti ara ẹni ti o da lori awọn sensọ Si ZnO/ZnO ati awọn idahun sensọ si ọpọlọpọ awọn gaasi lẹhin iṣẹ ṣiṣe ti ZnO SAM pẹlu amines ebute ati awọn thiols 161
Nitorinaa, nigbati o ba n jiroro lori ẹrọ ifura ti iru awọn sensọ III, o ṣe pataki lati pinnu iyipada giga ti idena heterojunction ati agbara gaasi lati ni ipa lori ifọkansi ti ngbe.Ni afikun, itanna le ṣe ina awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti a ti gbejade ti o ṣe pẹlu awọn gaasi, eyiti o jẹ ileri fun wiwa gaasi ti ara ẹni.
Gẹgẹbi a ti jiroro ninu atunyẹwo iwe-iwe yii, ọpọlọpọ awọn oriṣiriṣi awọn ọna-ara MOS heteronanostructures ti ṣe lati mu ilọsiwaju iṣẹ sensọ.Wẹẹbu ti aaye data Imọ ni a wa fun ọpọlọpọ awọn ọrọ-ọrọ (awọn akojọpọ ohun elo afẹfẹ irin, awọn ohun elo oxides core- sheath, metal oxides, ati awọn itupalẹ gaasi ti ara ẹni) ati awọn abuda iyasọtọ (ọpọlọpọ, ifamọ / yiyan, agbara iran agbara, iṣelọpọ) .Ọna Awọn abuda ti mẹta ti awọn ẹrọ mẹta wọnyi ni a fihan ni Tabili 2. Agbekale apẹrẹ gbogbogbo fun awọn sensọ gaasi iṣẹ ṣiṣe giga ni a jiroro nipa itupalẹ awọn ifosiwewe bọtini mẹta ti o dabaa nipasẹ Yamazoe.Awọn ọna ẹrọ fun Awọn sensọ Heterostructure MOS Lati loye awọn okunfa ti o ni ipa awọn sensọ gaasi, ọpọlọpọ awọn aye MOS (fun apẹẹrẹ, iwọn ọkà, iwọn otutu ti n ṣiṣẹ, abawọn ati iwuwo ofo atẹgun, awọn ọkọ ofurufu ti o ṣii) ti ṣe iwadi ni pẹkipẹki.Ẹya ẹrọ, eyiti o tun ṣe pataki si ihuwasi oye sensọ, ti jẹ igbagbe ati ṣọwọn jiroro.Atunwo yii jiroro awọn ilana ti o wa ni ipilẹ fun wiwa awọn oriṣi aṣoju mẹta ti igbekalẹ ẹrọ.
Ilana iwọn ọkà, ọna iṣelọpọ, ati nọmba awọn heterojunctions ti ohun elo ti o ni oye ninu sensọ Iru I le ni ipa pupọ si ifamọ ti sensọ.Ni afikun, ihuwasi ti sensọ tun ni ipa nipasẹ ipin molar ti awọn paati.Iru awọn ẹya ẹrọ II (awọn heteronanostructures ohun ọṣọ, bilayer tabi awọn fiimu multilayer, HSSNs) jẹ awọn ẹya ẹrọ olokiki julọ ti o ni awọn paati meji tabi diẹ sii, ati pe paati kan ṣoṣo ni o sopọ si elekiturodu.Fun eto ẹrọ yii, ipinnu ipo ti awọn ikanni idari ati awọn ayipada ibatan wọn ṣe pataki ni kikọ ẹkọ ilana ti iwo.Nitoripe iru awọn ẹrọ II pẹlu ọpọlọpọ awọn oriṣiriṣi awọn ilana heteronanostructures logalomomoise, ọpọlọpọ awọn ọna ṣiṣe oye ni a ti dabaa.Ninu iru eto ifarako III kan, ikanni idari jẹ gaba lori nipasẹ heterojunction ti o ṣẹda ni heterojunction, ati pe ẹrọ iwoye yatọ patapata.Nitorina, o ṣe pataki lati pinnu iyipada ni giga ti idena heterojunction lẹhin ifihan ti gaasi afojusun si iru III sensọ.Pẹlu apẹrẹ yii, awọn sensọ gaasi fọtovoltaic ti ara ẹni le ṣee ṣe lati dinku agbara agbara.Sibẹsibẹ, niwọn igba ti ilana iṣelọpọ lọwọlọwọ jẹ idiju ati pe ifamọ naa kere pupọ ju awọn sensọ gaasi ti o da lori chemo-resistive MOS ti aṣa, ilọsiwaju pupọ tun wa ninu iwadii awọn sensọ gaasi ti ara ẹni.
Awọn anfani akọkọ ti awọn sensọ MOS gaasi pẹlu awọn eto heteronanostructures logalomomoise jẹ iyara ati ifamọ ti o ga julọ.Sibẹsibẹ, diẹ ninu awọn iṣoro bọtini ti awọn sensọ gaasi MOS (fun apẹẹrẹ, iwọn otutu ti nṣiṣẹ giga, iduroṣinṣin igba pipẹ, yiyan ti ko dara ati atunṣe, awọn ipa ọriniinitutu, ati bẹbẹ lọ) ṣi wa ati pe o nilo lati koju ṣaaju ki wọn le ṣee lo ni awọn ohun elo to wulo.Awọn sensọ gaasi MOS ode oni n ṣiṣẹ ni awọn iwọn otutu giga ati jẹ agbara pupọ, eyiti o ni ipa lori iduroṣinṣin igba pipẹ ti sensọ.Awọn ọna ti o wọpọ meji lo wa lati yanju iṣoro yii: (1) idagbasoke awọn eerun sensọ agbara kekere;(2) idagbasoke ti awọn ohun elo ifura tuntun ti o le ṣiṣẹ ni iwọn otutu kekere tabi paapaa ni iwọn otutu yara.Ọna kan si idagbasoke ti awọn eerun sensọ agbara kekere ni lati dinku iwọn sensọ nipasẹ sisẹ awọn awopọ microheating ti o da lori awọn ohun elo amọ ati silikoni163.Awọn awo alapapo alapapo seramiki n gba isunmọ 50-70 mV fun sensọ, lakoko ti ohun alumọni ti o da lori awọn awo alapapo bulọọgi le jẹ diẹ bi 2 mW fun sensọ nigbati o nṣiṣẹ nigbagbogbo ni 300 °C163,164.Idagbasoke ti awọn ohun elo imọ titun jẹ ọna ti o munadoko lati dinku agbara agbara nipasẹ sisẹ iwọn otutu ti nṣiṣẹ, ati pe o tun le mu iduroṣinṣin sensọ sii.Bi iwọn ti MOS ti n tẹsiwaju lati dinku lati mu ifamọ ti sensọ pọ si, imuduro igbona ti MOS di diẹ sii ti ipenija, eyi ti o le ja si fifẹ ni ifihan agbara sensọ165.Ni afikun, iwọn otutu ti o ga julọ n ṣe agbega itankale awọn ohun elo ni wiwo heterointerface ati dida awọn ipele ti o dapọ, eyiti o ni ipa lori awọn ohun-ini itanna ti sensọ.Awọn oniwadi naa jabo pe iwọn otutu iṣiṣẹ ti o dara julọ ti sensọ le dinku nipasẹ yiyan awọn ohun elo oye ti o dara ati idagbasoke awọn ọna-ara MOS heteronanostructures.Wiwa fun ọna iwọn otutu kekere fun sisẹ awọn ohun elo heteronanostructures MOS crystalline ti o ga julọ jẹ ọna miiran ti o ni ileri lati mu iduroṣinṣin dara sii.
Yiyan ti awọn sensọ MOS jẹ ọrọ ti o wulo miiran bi awọn gaasi oriṣiriṣi wa papọ pẹlu gaasi ibi-afẹde, lakoko ti awọn sensọ MOS nigbagbogbo ni itara si gaasi diẹ sii ju ọkan lọ ati nigbagbogbo ṣafihan ifamọ agbelebu.Nitorinaa, jijẹ yiyan ti sensọ si gaasi ibi-afẹde bi daradara si awọn gaasi miiran jẹ pataki fun awọn ohun elo to wulo.Ni awọn ewadun diẹ sẹhin, yiyan naa ti ni idojukọ ni apakan nipasẹ kikọ awọn akojọpọ ti awọn sensosi gaasi ti a pe ni “awọn imu itanna (E-nose)” ni apapọ pẹlu awọn algoridimu onínọmbà iṣiro gẹgẹbi pipọ pikito ikẹkọ (LVQ), itupalẹ paati akọkọ (PCA), ati be be lo e.Awọn iṣoro ibalopọ.Apakan ti o kere ju Awọn onigun mẹrin (PLS), ati bẹbẹ lọ 31, 32, 33, 34. Awọn ifosiwewe akọkọ meji (nọmba awọn sensosi, eyiti o ni ibatan pẹkipẹki si iru ohun elo ti o ni imọra, ati itupalẹ iṣiro) jẹ pataki si imudarasi agbara awọn imu itanna lati da awọn gaasi mọ169.Sibẹsibẹ, jijẹ nọmba awọn sensosi nigbagbogbo nilo ọpọlọpọ awọn ilana iṣelọpọ eka, nitorinaa o ṣe pataki lati wa ọna ti o rọrun lati mu iṣẹ ṣiṣe ti awọn imu itanna dara si.Ni afikun, iyipada MOS pẹlu awọn ohun elo miiran le tun mu aṣayan ti sensọ pọ sii.Fun apẹẹrẹ, wiwa yiyan ti H2 le ṣee waye nitori iṣẹ-ṣiṣe katalitiki ti o dara ti MOS ti yipada pẹlu NP Pd.Ni awọn ọdun aipẹ, diẹ ninu awọn oniwadi ti bo MOS MOF dada lati mu yiyan aṣayan sensọ nipasẹ iwọn iyasoto171,172.Atilẹyin nipasẹ iṣẹ yii, iṣẹ ṣiṣe ohun elo le bakan yanju iṣoro yiyan.Sibẹsibẹ, ọpọlọpọ iṣẹ tun wa lati ṣe ni yiyan ohun elo ti o tọ.
Atunṣe ti awọn abuda ti awọn sensọ ti a ṣelọpọ labẹ awọn ipo kanna ati awọn ọna jẹ ibeere pataki miiran fun iṣelọpọ iwọn-nla ati awọn ohun elo to wulo.Ni deede, centrifugation ati awọn ọna fibọ jẹ awọn ọna idiyele kekere fun iṣelọpọ awọn sensọ gaasi ti o ga.Bibẹẹkọ, lakoko awọn ilana wọnyi, ohun elo ifura duro lati ṣajọpọ ati ibatan laarin ohun elo ifura ati sobusitireti di alailagbara68, 138, 168. Bi abajade, ifamọ ati iduroṣinṣin ti sensọ bajẹ ni pataki, ati pe iṣẹ naa di atunṣe.Awọn ọna iṣelọpọ miiran bii sputtering, ALD, pulsed lesa deposition (PLD), ati ifasilẹ orule ti ara (PVD) jẹ ki iṣelọpọ bilayer tabi multilayer MOS fiimu taara lori ohun alumọni apẹrẹ tabi awọn sobusitireti alumina.Awọn imọ-ẹrọ wọnyi yago fun ikojọpọ awọn ohun elo ifura, rii daju atunṣe sensọ, ati ṣafihan iṣeeṣe ti iṣelọpọ iwọn-nla ti awọn sensosi fiimu tinrin.Bibẹẹkọ, ifamọ ti awọn fiimu alapin wọnyi kere pupọ ju ti awọn ohun elo nanostructured 3D nitori agbegbe agbegbe kekere wọn pato ati agbara gaasi kekere41,174.Awọn ilana tuntun fun idagbasoke MOS heteronanostructures ni awọn ipo kan pato lori awọn microarrays ti a ṣeto ati ni deede ṣiṣakoso iwọn, sisanra, ati mofoloji ti awọn ohun elo ifura jẹ pataki fun iṣelọpọ idiyele kekere ti awọn sensosi ipele ipele wafer pẹlu atunṣe giga ati ifamọ.Fun apẹẹrẹ, Liu et al.174 dabaa ilana apapọ oke-isalẹ ati isalẹ-oke fun sisẹ awọn kirisita ti o ga-nipasẹ dida ni situ Ni (OH) nanowalls 2 ni awọn ipo kan pato..Wafers fun microburners.
Ni afikun, o tun ṣe pataki lati ṣe akiyesi ipa ti ọriniinitutu lori sensọ ni awọn ohun elo to wulo.Awọn ohun elo omi le dije pẹlu awọn ohun elo atẹgun fun awọn aaye adsorption ni awọn ohun elo sensọ ati ni ipa lori ojuse sensọ fun gaasi afojusun.Bii atẹgun, omi n ṣiṣẹ bi moleku nipasẹ sorption ti ara, ati pe o tun le wa ni irisi awọn radicals hydroxyl tabi awọn ẹgbẹ hydroxyl ni ọpọlọpọ awọn ibudo oxidation nipasẹ kemisorption.Ni afikun, nitori ipele giga ati ọriniinitutu iyipada ti agbegbe, idahun ti o gbẹkẹle ti sensọ si gaasi afojusun jẹ iṣoro nla.Ọpọlọpọ awọn ilana ti ni idagbasoke lati koju iṣoro yii, gẹgẹbi iṣaju gaasi177, isanpada ọrinrin ati awọn ọna lattice ifaseyin178, bakanna bi awọn ọna gbigbe179,180.Sibẹsibẹ, awọn ọna wọnyi jẹ gbowolori, eka, ati dinku ifamọ ti sensọ.Ọpọlọpọ awọn ilana ilamẹjọ ni a ti dabaa lati dinku awọn ipa ti ọriniinitutu.Fun apẹẹrẹ, ohun ọṣọ SnO2 pẹlu awọn ẹwẹ titobi Pd le ṣe igbelaruge iyipada ti atẹgun adsorbed sinu awọn patikulu anionic, lakoko ti o nṣiṣẹ SnO2 pẹlu awọn ohun elo ti o ga julọ fun awọn ohun elo omi, gẹgẹbi NiO ati CuO, jẹ ọna meji lati ṣe idiwọ igbẹkẹle ọrinrin lori awọn ohun elo omi..Awọn sensọ 181, 182, 183. Ni afikun, ipa ti ọriniinitutu tun le dinku nipasẹ lilo awọn ohun elo hydrophobic lati ṣe awọn ipele hydrophobic36,138,184,185.Bibẹẹkọ, idagbasoke awọn sensọ gaasi ti ko ni ọrinrin tun wa ni ipele ibẹrẹ, ati pe awọn ilana ilọsiwaju diẹ sii ni a nilo lati koju awọn ọran wọnyi.
Ni ipari, awọn ilọsiwaju ni iṣẹ wiwa (fun apẹẹrẹ, ifamọ, yiyan, iwọn otutu ti o ṣiṣẹ ni aipe) ti ṣaṣeyọri nipasẹ ṣiṣẹda awọn ọna ṣiṣe wiwa MOS, ati ọpọlọpọ awọn ọna wiwa ti ilọsiwaju ti ni imọran.Nigbati o ba nkọ ẹrọ imọ ti sensọ kan pato, ọna jiometirika ti ẹrọ naa gbọdọ tun ṣe akiyesi.Iwadi sinu awọn ohun elo oye tuntun ati iwadii sinu awọn ilana iṣelọpọ ilọsiwaju yoo nilo lati mu ilọsiwaju siwaju sii ti awọn sensosi gaasi ati koju awọn italaya ti o ku ni ọjọ iwaju.Fun ṣiṣatunṣe iṣakoso ti awọn abuda sensọ, o jẹ dandan lati kọ ibatan ni ọna ṣiṣe laarin ọna sintetiki ti awọn ohun elo sensọ ati iṣẹ ti awọn heteronostructures.Ni afikun, iwadi ti awọn aati dada ati awọn iyipada ni awọn oju-ọna heterointerface nipa lilo awọn ọna abuda igbalode le ṣe iranlọwọ lati ṣalaye awọn ilana ti iwoye wọn ati pese awọn iṣeduro fun idagbasoke awọn sensọ ti o da lori awọn ohun elo heteronostructured.Nikẹhin, iwadi ti awọn ilana iṣelọpọ sensọ ode oni le jẹ ki iṣelọpọ ti awọn sensọ gaasi kekere ni ipele wafer fun awọn ohun elo ile-iṣẹ wọn.
Genzel, NN et al.Iwadii gigun ti awọn ipele nitrogen oloro inu ile ati awọn aami aisan atẹgun ninu awọn ọmọde ti o ni ikọ-fèé ni awọn agbegbe ilu.adugbo.Ilera irisi.Ọdun 116, 1428–1432 (2008).
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kọkanla-04-2022
