АНАЛИЗ АБСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПАКТИРОВАННОГО ГАЗОВОГО СЕНСОРА
- Авторы: Гафнер Ю.Я.1, Рыжкова Д.А.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова»
- Выпуск: № 15 (2023)
- Страницы: 395-403
- Раздел: Первопринципное и атомистическое моделирование
- URL: https://journals.rcsi.science/2226-4442/article/view/378470
- DOI: https://doi.org/10.26456/pcascnn/2023.15.395
- EDN: https://elibrary.ru/USTQGE
- ID: 378470
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Хорошо известно, что абсорбция газа полупроводниковой поверхностью приводит к изменению ее электрической проводимости. Это явление стало основой для технического производства различных газочувствительных сенсоров. Вблизи поверхности частицы из-за абсорбции и последующей ионизации молекул кислорода образуется поверхностная зона, обедненная свободными носителями заряда. Толщина этой зоны сопоставима с Дебаевской длиной и зависит от давления кислорода на поверхность частицы. В зависимости от размера частиц и степени их соединения, между ними могут быть или проводящие контакты, или контакты типа барьера Шоттки. Все это приводит к различному виду взаимосвязи между проводимостью и концентрацией определяемого газа. Так как основой чувствительности являются химические реакции между поверхностью твердого тела и газовыми молекулами, то наиболее востребованными являются материалы с большим соотношением поверхности к объему и с большой степенью пористости, т.е. наночастицы. В представленной работе рассмотрены основные возможные механизмы абсорбции газовых молекул компактированными наночастицами и проведен их анализ.
Ключевые слова
Об авторах
Юрий Яковлевич Гафнер
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова»
Email: ygafner@khsu.RUS
655017, Россия, Республика Хакасия, Абакан, пр. Ленина, 90
Дарья Антоновна Рыжкова
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова»655017, Россия, Республика Хакасия, Абакан, пр. Ленина, 90
Список литературы
- Seiyama, T. A new detector for gaseous components using semiconductive thin films / T. Seiyama, A. Kato, K. Fujiishi, M. Nagatani // Analytical Chemistry. - 1962. - V. 34. - I. 11. - P. 1502-1503. doi: 10.1021/ac60191a001.
- Madou, M.J.Chemical sending with solid state devices / M.J. Madou, S.R. Morrison. - London: Academic Press, 1989. - 556 p.
- Guan, W. Gas-sensing performances of metal oxide nanostructures for detecting dissolved gases: a mini review / W. Guan, N. Tang, K. He, X. Hu, M. Li, K. Li // Frontiers in Chemistry. - 2020. - V. 8. - Art.№76.- 5 p. doi: 10.3389/fchem.2020.00076.
- Henzler, M. Oberflächenphysik des Festkörpers / M. Henzler, W. Göpel // In book series: Teubner Studienbücher Physik. - Stuttgart: Teubner, 1991. - 645 p.
- Grate, J.W. Solubility interaction and the design of chemically selective sorbent coating for chemical sensors and arrays / J.W. Grate, M.H. Abraham // Sensors and Actuators B: Chemical. - 1991. - V. 3. - I. 2. - P. 85-111. doi: 10.1016/0925-4005(91)80202-U.
- Kohl, D. Function and applications of gas sensors / D. Kohl // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2001. - V. 34.- № 19. - P. R125-R149. doi: 10.1088/0022-3727/34/19/201.
- Simon, I. Nickel nanoparticle-decorated reduced graphene oxide/WO3 nanocomposite - a promising candidate for gas sensing / I. Simon, A. Savitsky, R. Mülhaupt, V. Pankov, C. Janiak // Beilstein Journal of Nanotechnology. - 2021. - V. 12. - P. 343-353. - doi: 10.3762/BJNANO.12.28.
- Редель, Л. В. Компьютерный анализ сенсорных свойствнаноструктурированных SnO2 пленок. 3. Анализ восприимчивости SnO2 сенсора к угарному газу / Л. В. Редель, С. Л. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2017. - № 9. - С. 397-403. - doi: 10.26456/pcascnn/2017.9.397. - EDN YMBXJH.
- Lantto, V. Computer simulation of the surface energy barrier of oxidic semiconductors with mobile donors / V. Lantto, T.S. Rantala // Sensors and Actuators B: Chemical. - 1994. - V. 19. - I. 1-3. - P. 711-715. doi: 10.1016/0925-4005(93)01219-T.
- Chowdhury, N.K. Micro/nanostructured gas sensors: the physics behind the nanostructure growth, sensing and selectivity mechanisms / N.K. Chowdhury, B. Bhowmik // Nanoscale Advances. - 2021. - V. 3. - I. 1.- P. 73-93. doi: 10.1039/D0NA00552E.
- Rantala, T.S. Effects of mobile donors on potential distribution in grain contacts of sintered ceramic semiconductors / T.S. Rantala, V. Lantto, T.T. Rantala // Journal of Applied Physics. - 1996. - V. 79. - I. 12.- P. 9206-9212. doi: 10.1063/1.362593.
- Rantala, T.S. Some effects of mobile donors on electron trapping at semiconductor surfaces / T.S. Rantala, V. Lantto // Surface Science. - 1996. - V. 352-354. - P.765-770. doi: 10.1016/0039-6028(95)01225-7.
- Rantala, T.S. Computational approaches to the chemical sensitivity of semiconducting tin dioxide / T.S. Rantala, V. Lantto, T.T. Rantala // Sensors and Actuators. - 1998. - V. 47. - I. 1-3. - P. 59-64. doi: 10.1016/S0925-4005(98)00007-0.
- Göpel, W. Ultimate limits in the miniaturization of chemical sensors / W. Göpel // Sensors and Actuators.- 1996. - V. 56. - I. 1-2. - P. 83-102. doi: 10.1016/0924-4247(96)01287-3.
- Storm, U. Entwicklung eines mehrfunktionalen Gassensorsubstrates zur Optimierung der Gasselektivität / U. Storm.-Berlin: Logos Verlag, 2001. - 137 p.
Дополнительные файлы
