דרינענדיק טשאַד מאַנאַקסייד טשאַד דייאַקסייד מעטיין קלאָרין און אנדערע מאַלטי-פּאַראַמעטער גאַז דעטעקטאָר שרעק קיילע

די אַנטוויקלונג פון הויך פאָרשטעלונג, פּאָרטאַטיוו און מיניאַטוריזעד גאַז סענסאָרס איז גיינינג ינקריסינג ופמערקזאַמקייט אין די פעלד פון ינווייראַנמענאַל מאָניטאָרינג, זיכערהייט, מעדיציניש דיאַגנאָסטיקס און אַגריקולטורע.צווישן פאַרשידן דיטעקשאַן מכשירים, מעטאַל-אַקסייד-סעמיקאַנדאַקטער (MOS) טשעמאָ-ריזיסטיוו גאַז סענסאָרס זענען די מערסט פאָלקס ברירה פֿאַר געשעפט אַפּלאַקיישאַנז רעכט צו זייער הויך פעסטקייַט, נידעריק פּרייַז און הויך סענסיטיוויטי.איינער פון די מערסט וויכטיק אַפּראָוטשיז צו ווייַטער פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון די סענסער איז די שאַפונג פון נאַנאָסייזד מאָס-באזירט העטעראָדזשונקשאַנז (העטעראָ-נאַנאָסטרוקטורעד מאָס) פֿון מאָס נאַנאָמאַטעריאַלס.אָבער, די סענסינג מעקאַניזאַם פון אַ העטעראָנאָסטראַקטשערד מאָס סענסער איז אַנדערש פון אַז פון אַ איין מאָס גאַז סענסער, ווייַל עס איז גאַנץ קאָמפּליצירט.סענסאָר פאָרשטעלונג איז אַפעקטאַד דורך פאַרשידן פּאַראַמעטערס, אַרייַנגערעכנט די גשמיות און כעמיש פּראָפּערטיעס פון די שפּירעוודיק מאַטעריאַל (אַזאַ ווי קערל גרייס, כיסאָרן געדיכטקייַט און מאַטעריאַל וואַקאַנסיעס), אַפּערייטינג טעמפּעראַטור און מיטל סטרוקטור.די רעצענזיע גיט עטלעכע קאַנסעפּס פֿאַר דיזיינינג הויך פאָרשטעלונג גאַז סענסאָרס דורך אַנאַלייזינג די סענסינג מעקאַניזאַם פון כעטעראַדזשיניאַס נאַנאָסטראַקטשערד מאָס סענסאָרס.אין דערצו, די השפּעה פון די דזשיאַמעטריק סטרוקטור פון די מיטל, באשלאסן דורך די שייכות צווישן די שפּירעוודיק מאַטעריאַל און די אַרבעט ילעקטראָוד, איז דיסקאַסט.צו לערנען סענסער נאַטור סיסטאַמאַטיקלי, דעם אַרטיקל ינטראַדוסיז און דיסקוסאַז די אַלגעמיינע מעקאַניזאַם פון מערקונג פון דריי טיפּיש דזשיאַמעטריק סטראַקטשערז פון דעוויסעס באזירט אויף פאַרשידן העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס.דער איבערבליק וועט דינען ווי אַ פירער פֿאַר צוקונפֿט לייענער וואָס לערנען די שפּירעוודיק מעקאַניזאַמז פון גאַז סענסאָרס און אַנטוויקלען הויך פאָרשטעלונג גאַז סענסאָרס.
לופט פאַרפּעסטיקונג איז אַ ינקריסינגלי ערנסט פּראָבלעם און אַ ערנסט גלאבאלע ינווייראַנמענאַל פּראָבלעם וואָס טרעטאַנז די וווילזייַן פון מענטשן און לעבעדיק ביינגז.ינאַליישאַן פון גאַסאַז פון פּאַלוטאַנץ קענען אָנמאַכן פילע געזונט פּראָבלעמס אַזאַ ווי רעספּעראַטאָרי קרענק, לונג ראַק, לוקימיאַ און אפילו צו פרי טויט1,2,3,4.פון 2012 ביז 2016, מיליאַנז פון מענטשן זענען רעפּאָרטעד צו זיין געשטארבן פון לופט פאַרפּעסטיקונג, און יעדער יאָר, ביליאַנז פון מענטשן זענען יקספּאָוזד צו נעבעך לופט קוואַליטעט5.דעריבער, עס איז וויכטיק צו אַנטוויקלען פּאָרטאַטיוו און מיניאַטוריזעד גאַז סענסאָרס וואָס קענען צושטעלן פאַקטיש-צייט באַמערקונגען און הויך דיטעקשאַן פאָרשטעלונג (למשל סענסיטיוויטי, סעלעקטיוויטי, פעסטקייַט און ענטפער און אָפּזוך צייט).אין אַדישאַן צו ינווייראַנמענאַל מאָניטאָרינג, גאַז סענסאָרס שפּילן אַ וויטאַל ראָלע אין זיכערקייַט6,7,8, מעדיציניש דיאַגנאָסטיקס9,10, אַקוואַקאַלטשער11 און אנדערע פעלדער12.
ביז איצט, עטלעכע פּאָרטאַטיוו גאַז סענסאָרס באזירט אויף פאַרשידענע סענסינג מעקאַניזאַמז זענען באַקענענ, אַזאַ ווי אָפּטיש 13,14,15,16,17,18, עלעקטראָטשעמיקאַל 19,20,21,22 און כעמישער רעסיסטיווע סענסאָרס 23,24.צווישן זיי, מעטאַל-אַקסייד-סעמיקאַנדאַקטער (MOS) כעמישער רעסיסטיווע סענסאָרס זענען די מערסט פאָלקס אין געשעפט אַפּלאַקיישאַנז רעכט צו זייער הויך פעסטקייַט און נידעריק קאָס25,26.די קאַנטאַמאַנאַנט קאַנסאַנטריישאַן קענען זיין באשלאסן פשוט דורך דיטעקטינג די ענדערונג אין מאָס קעגנשטעל.אין די פרי 1960 ס, די ערשטער טשעמאָ-ריזיסטיוו גאַז סענסאָרס באזירט אויף זנאָ דין פילמס זענען רעפּאָרטעד, דזשענערייטינג גרויס אינטערעס אין די פעלד פון גאַז דיטעקשאַן 27,28.הייַנט, פילע פאַרשידענע מאָס זענען געניצט ווי גאַז שפּירעוודיק מאַטעריאַלס, און זיי קענען זיין צעטיילט אין צוויי קאַטעגאָריעס באזירט אויף זייער גשמיות פּראָפּערטיעס: n-טיפּ מאָס מיט עלעקטראָנס ווי די מערהייַט אָפּצאָל קאַריערז און פּ-טיפּ מאָס מיט האָלעס ווי די מערהייַט אָפּצאָל קאַריערז.אָפּצאָל קאַריערז.אין אַלגעמיין, די פּ-טיפּ מאָס איז ווייניקער פאָלקס ווי די n-טיפּ מאָס ווייַל די ינדוקטיווע ענטפער פון די פּ-טיפּ מאָס (ספּ) איז פּראַפּאָרשאַנאַל צו די קוואַדראַט וואָרצל פון די n-טיפּ מאָס (\(S_p = \sqrt { ס_נ}\ ) ) ביי די זעלבע השערות (למשל דער זעלבער מאָרפאלאגישער סטרוקטור און דער זעלבער ענדערונג אין די בייגן פון די באנדן אין דער לופט) 29,30.אָבער, איין-באַזע מאָס סענסאָרס נאָך האָבן פּראָבלעמס אַזאַ ווי ניט גענוגיק דיטעקשאַן שיעור, נידעריק סענסיטיוויטי און סעלעקטיוויטי אין פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז.סעלעקטיוויטי ישוז קענען זיין גערעדט צו עטלעכע מאָס דורך קריייטינג ערייז פון סענסאָרס (גערופן "עלעקטראָניש נאָסעס") און ינקאָרפּערייטינג קאַמפּיוטיישאַנאַל אַנאַליסיס אַלגערידאַמז אַזאַ ווי טריינינג וועקטאָר קוואַנטיזאַטיאָן (LVQ), הויפּט קאָמפּאָנענט אַנאַליסיס (PCA), און פּאַרטיייש קלענסטער סקווערז (PLS) אַנאַליסיס31, 32, 33, 34, 35. אין אַדישאַן, די פּראָדוקציע פון ​​נידעריק-דימענשאַנאַל מאָס32,36,37,38,39 (למשל איין-דימענשאַנאַל (1 ד), 0 ד און 2 ד נאַנאָמאַטיריאַל מאַטעריאַלס), ווי געזונט ווי די נוצן פון אנדערע נאַנאָמאַטעריאַלס ( למשל מאָס40,41,42, איידעלע מעטאַל נאַנאָפּאַרטיקלעס (נפּס))43,44, טשאַד נאַנאָמאַטעריאַלס45,46 און קאַנדאַקטיוו פּאָלימערס47,48) צו שאַפֿן נאַנאָסקאַלע העטעראָדזשונקשאַנז (ד"ה העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד מאָס) זענען אנדערע בילכער אַפּראָוטשיז צו סאָלווע די אויבן פּראָבלעמס.קאַמפּערד מיט טראדיציאנעלן דיק מאָס פילמס, נידעריק-דימענשאַנאַל מאָס מיט הויך ספּעציפיש ייבערפלאַך געגנט קענען צושטעלן מער אַקטיוו זייטלעך פֿאַר גאַז אַדסאָרפּטיאָן און פאַסילאַטייט גאַז דיפיוזשאַן 36,37,49.אין אַדישאַן, די פּלאַן פון מאָס-באזירט העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס קענען ווייַטער ניגן טרעגער אַריבערפירן ביי די העטעראָ צובינד, ריזאַלטינג אין גרויס ענדערונגען אין קעגנשטעל רעכט צו פאַרשידענע אַפּערייטינג פאַנגקשאַנז 50, 51, 52.אין אַדישאַן, עטלעכע פון ​​די כעמישער יפעקץ (למשל, קאַטאַליטיק טעטיקייט און סינערגיסטיק ייבערפלאַך ריאַקשאַנז) וואָס פאַלן אין די פּלאַן פון מאָס העטעראָנאָנוסטרוקטורעס קענען אויך פֿאַרבעסערן סענסער פאָרשטעלונג. סענסער פאָרשטעלונג, מאָדערן טשעמאָ-ריזיסטיוו סענסאָרס טיפּיקלי נוצן פּראָצעס און טעות, וואָס איז צייט-קאַנסומינג און באַטלאָניש.דעריבער, עס איז וויכטיק צו פֿאַרשטיין די סענסינג מעקאַניזאַם פון MOS-באזירט גאַז סענסאָרס, ווייַל עס קענען פירן די פּלאַן פון הויך-פאָרשטעלונג דירעקטיאָנאַל סענסאָרס.
אין די לעצטע יאָרן, MOS גאַז סענסאָרס האָבן דעוועלאָפּעד ראַפּאַדלי און עטלעכע ריפּאָרץ זענען ארויס אויף MOS נאַנאָסטרוקטורעס 55, 56, 57, צימער טעמפּעראַטור גאַז סענסאָרס 58, 59, ספּעציעל MOS סענסער מאַטעריאַלס 60, 61, 62 און ספּעציאַליטעט גאַז סענסאָרס 63.א רעצענזיע פּאַפּיר אין אנדערע איבערבליקן פאָוקיסיז אויף ילוסאַדייטינג די סענסינג מעקאַניזאַם פון גאַז סענסאָרס באזירט אויף די ינטרינסיק פיזיש און כעמישער פּראָפּערטיעס פון מאָס, אַרייַנגערעכנט די ראָלע פון ​​זויערשטאָף וואַקאַנסיעס 64, די ראָלע פון ​​העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס 55, 65 און אָפּצאָל אַריבערפירן ביי העטעראָ ינטערפייסיז 66. אין דערצו , פילע אנדערע פּאַראַמעטערס ווירקן סענסער פאָרשטעלונג, אַרייַנגערעכנט העטעראָסטראַקטשער, קערל גרייס, אַפּערייטינג טעמפּעראַטור, כיסאָרן געדיכטקייַט, זויערשטאָף וואַקאַנסיעס, און אפילו עפענען קריסטאַל פּליינז פון די שפּירעוודיק מאַטעריאַל25,67,68,69,70,71.72, 73. אָבער, די (ראַרעלי דערמאנט) דזשיאַמעטריק סטרוקטור פון די מיטל, באשלאסן דורך די שייכות צווישן די סענסינג מאַטעריאַל און די אַרבעט ילעקטראָוד, אויך באטייטיק אַפעקץ די סענסיטיוויטי פון די סענסער74,75,76 (זען אָפּטיילונג 3 פֿאַר מער דעטאַילס) .פֿאַר בייַשפּיל, Kumar et al.77 געמאלדן צוויי גאַז סענסאָרס באזירט אויף דער זעלביקער מאַטעריאַל (למשל, צוויי-שיכטע גאַז סענסאָרס באזירט אויף TiO2@NiO און NiO@TiO2) און באמערקט פאַרשידענע ענדערונגען אין NH3 גאַז קעגנשטעל רעכט צו פאַרשידענע מיטל דזשיאַמאַטריעס.דעריבער, ווען אַנאַלייזינג אַ גאַז-סענסינג מעקאַניזאַם, עס איז וויכטיק צו נעמען אין חשבון די סטרוקטור פון די מיטל.אין דעם רעצענזיע, די מחברים פאָקוס אויף מאָס-באזירט דיטעקשאַן מעקאַניזאַמז פֿאַר פאַרשידן כעטעראַדזשיניאַס נאַנאָסטרוקטורעס און מיטל סטראַקטשערז.מיר גלויבן אַז די רעצענזיע קענען דינען ווי אַ פירער פֿאַר לייענער וואָס ווילן צו פֿאַרשטיין און אַנאַלייז גאַז דיטעקשאַן מעקאַניזאַמז און קענען ביישטייערן צו דער אַנטוויקלונג פון צוקונפֿט הויך פאָרשטעלונג גאַז סענסאָרס.
אויף פ.1אַ ווייזט די יקערדיק מאָדעל פון אַ גאַז סענסינג מעקאַניזאַם באזירט אויף אַ איין מאָס.ווען די טעמפּעראַטור ריסעס, די אַדסאָרפּטיאָן פון זויערשטאָף (O2) מאַלאַקיולז אויף די מאָס ייבערפלאַך וועט צוציען עלעקטראָנס פון די מאָס און פאָרעם אַניאָניק מינים (אַזאַ ווי אָ2- און אָ-).דערנאָך, אַן עלעקטראָן דיפּלישאַן שיכטע (עדל) פֿאַר אַ n-טיפּ מאָס אָדער אַ לאָך אַקיומיאַליישאַן שיכטע (האַל) פֿאַר אַ פּ-טיפּ מאָס איז דעמאָלט געשאפן אויף די ייבערפלאַך פון די מאָס 15, 23, 78. די ינטעראַקשאַן צווישן אָ2 און די מאָס ז די קאַנדאַקשאַן באַנד פון די ייבערפלאַך מאָס צו בייגן אַרוף און פאָרעם אַ פּאָטענציעל שלאַבאַן.דערנאָך, ווען דער סענסער איז יקספּאָוזד צו די ציל גאַז, די גאַז אַדסאָרבעד אויף די ייבערפלאַך פון די מאָס ריאַקץ מיט ייאַניק זויערשטאָף מינים, אָדער צוציען עלעקטראָנס (אַקסאַדייזינג גאַז) אָדער דאָונייטינג עלעקטראָנס (רידוסינג גאַז).עלעקטראָן אַריבערפירן צווישן די ציל גאַז און די מאָס קענען סטרויערן די ברייט פון די EDL אָדער HAL30,81 ריזאַלטינג אין אַ ענדערונג אין די קוילעלדיק קעגנשטעל פון די מאָס סענסער.פֿאַר בייַשפּיל, פֿאַר אַ רידוסינג גאַז, עלעקטראָנס וועט זיין טראַנספערד פון די רידוסינג גאַז צו אַ n-טיפּ מאָס, ריזאַלטינג אין אַ נידעריקער EDL און נידעריקער קעגנשטעל, וואָס איז ריפערד צו ווי n-טיפּ סענסער נאַטור.אין קאַנטראַסט, ווען אַ פּ-טיפּ מאָס איז יקספּאָוזד צו אַ רידוסינג גאַז וואָס דיטערמאַנז די פּ-טיפּ סענסיטיוויטי נאַטור, די HAL שרינגקס און די קעגנשטעל ינקריסיז רעכט צו עלעקטראָן צושטייַער.פֿאַר אַקסאַדייזינג גאַסאַז, די סענסער ענטפער איז פאַרקערט צו אַז פֿאַר רידוסינג גאַסאַז.
יקערדיק דיטעקשאַן מעקאַניזאַמז פֿאַר n-טיפּ און פּ-טיפּ מאָס פֿאַר רידוסינג און אַקסאַדייזינג גאַסאַז ב שליסל סיבות און פיזיקאָ-כעמיש אָדער מאַטעריאַל פּראָפּערטיעס ינוואַלווד אין סעמיקאַנדאַקטער גאַז סענסאָרס 89
באַזונדער פון די יקערדיק דיטעקשאַן מעקאַניזאַם, די גאַז דיטעקשאַן מעקאַניזאַמז געניצט אין פּראַקטיש גאַז סענסאָרס זענען גאַנץ קאָמפּליצירט.פֿאַר בייַשפּיל, די פאַקטיש נוצן פון אַ גאַז סענסער מוזן טרעפן פילע רעקווירעמענץ (אַזאַ ווי סענסיטיוויטי, סעלעקטיוויטי און פעסטקייַט) דיפּענדינג אויף די באדערפענישן פון די באַניצער.די באדערפענישן זענען ענג שייַכות צו די גשמיות און כעמישער פּראָפּערטיעס פון די שפּירעוודיק מאַטעריאַל.פֿאַר בייַשפּיל, Xu et al.71 דעמאַנסטרייטיד אַז SnO2 באזירט סענסאָרס דערגרייכן די העכסטן סענסיטיוויטי ווען די קריסטאַל דיאַמעטער (ד) איז גלייַך צו אָדער ווייניקער ווי צוויי מאָל די דעבי לענג (λD) פון SnO271.ווען די ≤ 2λ ד, SnO2 איז גאָר דיפּליטיד נאָך די אַדסאָרפּטיאָן פון אָ2 מאַלאַקיולז, און דער ענטפער פון די סענסער צו די רידוסינג גאַז איז מאַקסימום.אין אַדישאַן, פאַרשידן אנדערע פּאַראַמעטערס קענען ווירקן סענסער פאָרשטעלונג, אַרייַנגערעכנט אַפּערייטינג טעמפּעראַטור, קריסטאַל חסרונות און אפילו יקספּאָוזד קריסטאַל פּליינז פון די סענסינג מאַטעריאַל.אין באַזונדער, די השפּעה פון די אַפּערייטינג טעמפּעראַטור איז דערקלערט דורך די מעגלעך פאַרמעסט צווישן די אַדסאָרפּטיאָן און דעסאָרפּטיאָן רייץ פון די ציל גאַז, ווי געזונט ווי די ריאַקטיוואַטי פון די ייבערפלאַך צווישן אַדסאָרבעד גאַז מאַלאַקיולז און זויערשטאָף פּאַרטיקאַלז 4,82.די ווירקונג פון קריסטאַל חסרונות איז שטארק שייַכות צו די אינהאַלט פון זויערשטאָף וואַקאַנסיעס [83, 84].די אָפּעראַציע פון ​​די סענסער קענען אויך זיין אַפעקטאַד דורך פאַרשידענע ריאַקטיוואַטי פון עפענען קריסטאַל פנימער 67,85,86,87.עפענען קריסטאַל פּליינז מיט נידעריקער געדיכטקייַט אַנטדעקן מער אַנקאָרדאַנייטיד מעטאַל קיישאַנז מיט העכער ענערגיע, וואָס העכערן ייבערפלאַך אַדסאָרפּטיאָן און ריאַקטיוואַטי88.טיש 1 ליסטעד עטלעכע שליסל סיבות און זייער פֿאַרבונדן ימפּרוווד פּערסעפּטואַל מעקאַניזאַמז.דעריבער, דורך אַדזשאַסטינג די מאַטעריאַל פּאַראַמעטערס, דיטעקשאַן פאָרשטעלונג קענען זיין ימפּרוווד, און עס איז קריטיש צו באַשליסן די שליסל סיבות וואָס ווירקן סענסער פאָרשטעלונג.
יאַמאַזאָע89 און שימאַנאָע עטק..רעסעפּטאָר פֿונקציע רעפערס צו די פיייקייט פון די MOS ייבערפלאַך צו ינטעראַקט מיט גאַז מאַלאַקיולז.די פֿונקציע איז ענג שייַכות צו די כעמישער פּראָפּערטיעס פון מאָס און קענען זיין באטייטיק ימפּרוווד דורך ינטראָודוסינג פרעמד אַקסעפּטערז (למשל, מעטאַל נפּס און אנדערע מאָס).די טראַנסדוסער פֿונקציע רעפערס צו די פיייקייט צו בייַטן די אָפּרוף צווישן די גאַז און די מאָס ייבערפלאַך אין אַן עלעקטריקאַל סיגנאַל דאַמאַנייטאַד דורך די קערל באַונדריז פון די מאָס.אזוי, סענסערי פונקציע איז באטייטיק אַפעקטאַד דורך MOC פּאַרטאַקאַל גרייס און געדיכטקייַט פון פרעמד ראַסעפּטערז.Katoch et al.90 געמאלדן אַז קערל גרייס רעדוקציע פון ​​ZnO-SnO2 נאַנאָפיברילז ריזאַלטיד אין די פאָרמירונג פון פילע העטעראָדזשונקשאַנז און געוואקסן סענסער סענסיטיוויטי, קאָנסיסטענט מיט טראַנסדוסער פאַנגקשאַנאַליטי.Wang et al.91 קאַמפּערד פאַרשידן קערל סיזעס פון Zn2GeO4 און דעמאַנסטרייטיד אַ 6.5-פאַרלייגן פאַרגרעסערן אין סענסער סענסיטיוויטי נאָך ינטראָודוסינג קערל באַונדריז.נוצן איז אן אנדער שליסל סענסער פאָרשטעלונג פאַקטאָר וואָס באשרייבט די אַוויילאַבילאַטי פון גאַז צו די ינערלעך מאָס סטרוקטור.אויב גאַז מאַלאַקיולז קענען נישט דורכנעמען און רעאַגירן מיט די ינערלעך מאָס, די סענסיטיוויטי פון די סענסער וועט זיין רידוסט.די נוציקייט איז ענג שייַכות צו די דיפיוזשאַן טיפקייַט פון אַ באַזונדער גאַז, וואָס דעפּענדס אויף די פּאָרע גרייס פון די סענסינג מאַטעריאַל.סאַקיי עט על.92 מאָדעלעד די סענסיטיוויטי פון די סענסער צו יושקע גאַסאַז און געפונען אַז ביידע די מאָלעקולאַר וואָג פון די גאַז און די פּאָרע ראַדיוס פון די סענסער מעמבראַנע ווירקן די סענסיטיוויטי פון די סענסער אין פאַרשידענע גאַז דיפיוזשאַן טיפענישן אין די סענסער מעמבראַנע.די דיסקוסיע אויבן ווייזט אַז הויך פאָרשטעלונג גאַז סענסאָרס קענען זיין דעוועלאָפּעד דורך באַלאַנסינג און אָפּטימיזינג רעסעפּטאָר פונקציע, טראַנסדוסער פונקציע און נוצן.
די אויבן אַרבעט קלעראַפייז די יקערדיק מערקונג מעקאַניזאַם פון אַ איין מאָס און דיסקוטירן עטלעכע סיבות וואָס ווירקן די פאָרשטעלונג פון אַ מאָס.אין אַדישאַן צו די סיבות, גאַז סענסאָרס באזירט אויף העטעראָסטרוקטורעס קענען ווייַטער פֿאַרבעסערן סענסער פאָרשטעלונג דורך באטייטיק ימפּרוווינג סענסער און רעסעפּטאָר פאַנגקשאַנז.אין אַדישאַן, העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס קענען ווייַטער פֿאַרבעסערן סענסער פאָרשטעלונג דורך ענכאַנסינג קאַטאַליטיק ריאַקשאַנז, רעגיאַלייטינג אָפּצאָל אַריבערפירן און קריייטינג מער אַדסאָרפּטיאָן זייטלעך.ביז איצט, פילע גאַז סענסאָרס באזירט אויף מאָס העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס האָבן שוין געלערנט צו דיסקוטירן מעקאַניזאַמז פֿאַר ענכאַנסט סענסינג 95,96,97.מיללער עט על.55 סאַמערייזד עטלעכע מעקאַניזאַמז וואָס זענען מסתּמא צו פֿאַרבעסערן די סענסיטיוויטי פון העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס, אַרייַנגערעכנט ייבערפלאַך-אָפענגיק, צובינד-אָפענגיק און סטרוקטור-אָפענגיק.צווישן זיי, די צובינד-אָפענגיק אַמפּלאַפאַקיישאַן מעקאַניזאַם איז צו קאָמפּליצירט צו דעקן אַלע צובינד ינטעראַקשאַנז אין איין טעאָריע, ווייַל פאַרשידן סענסאָרס באזירט אויף העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס (למשל, nn-העטעראָדזשונקטיאָן, פּן-העטעראָדזשונקטיאָן, פּפּ-העטעראָדזשונקטיאָן, אאז"ו ו) קענען זיין געוויינט. .שאָטטקי קנופּ).טיפּיקאַללי, מאָס-באזירט העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד סענסאָרס שטענדיק אַרייַננעמען צוויי אָדער מער אַוואַנסירטע סענסער מעקאַניזאַמז 98,99,100.די סינערגיסטיק ווירקונג פון די אַמפּלאַפאַקיישאַן מעקאַניזאַמז קענען פאַרבעסערן די אָפּטראָג און פּראַסעסינג פון סענסער סיגנאַלז.אַזוי, צו פֿאַרשטיין די מעקאַניזאַם פון מערקונג פון סענסאָרס באזירט אויף כעטעראַדזשיניאַס נאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס איז קריטיש אין סדר צו העלפֿן ריסערטשערז אַנטוויקלען דנאָ-אַרויף גאַז סענסאָרס אין לויט מיט זייער באדערפענישן.אין דערצו, די דזשיאַמעטריק סטרוקטור פון די מיטל קענען אויך באטייטיק ווירקן די סענסיטיוויטי פון די סענסער 74, 75, 76. אין סדר צו סיסטאַמאַטיקלי אַנאַלייז די נאַטור פון די סענסער, די סענסינג מעקאַניזאַמז פון דריי מיטל סטראַקטשערז באזירט אויף פאַרשידענע העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס וועט זיין דערלאנגט. און דיסקאַסט אונטן.
מיט די גיך אַנטוויקלונג פון מאָס באזירט גאַז סענסאָרס, פאַרשידן העטעראָ-נאַנאָסטרוקטורעד מאָס זענען פארגעלייגט.די אָפּצאָל אַריבערפירן אין די העטעראָ צובינד דעפּענדס אויף די פאַרשידענע פערמי לעוועלס (Ef) פון די קאַמפּאָונאַנץ.ביי די העטעראָ-אינטערפאַסע, די עלעקטראָנס מאַך פון איין זייַט מיט אַ גרעסערע Ef צו די אנדערע זייַט מיט אַ קלענערער Ef ביז זייער פערמי לעוועלס דערגרייכן יקוואַליבריאַם, און האָלעס, וויצע ווערסאַ.דערנאָך די קאַריערז אין די העטעראָ צובינד זענען דיפּליטיד און פאָרעם אַ דיפּליטיד שיכטע.אַמאָל די סענסער איז יקספּאָוזד צו די ציל גאַז, די העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד מאָס טרעגער קאַנסאַנטריישאַן ענדערונגען, ווי די שלאַבאַן הייך, דערמיט ענכאַנסינג די דיטעקשאַן סיגנאַל.אין אַדישאַן, פאַרשידענע מעטהאָדס פון פּראָדוצירן העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס פירן צו פאַרשידענע באַציונגען צווישן מאַטעריאַלס און ילעקטראָודז, וואָס פירט צו פאַרשידענע דזשיאַמאַטריעס פון מיטל און פאַרשידענע סענסינג מעקאַניזאַמז.אין דעם רעצענזיע, מיר פאָרשלאָגן דריי דזשיאַמעטריק מיטל סטראַקטשערז און דיסקוטירן די סענסינג מעקאַניזאַם פֿאַר יעדער סטרוקטור.
כאָטש העטעראָדזשונקשאַנז שפּילן אַ זייער וויכטיק ראָלע אין די פאָרשטעלונג פון גאַז דיטעקשאַן, די דזשיאַמאַטרי פון די מיטל פון די גאנצע סענסער קען אויך ימפּלאַמענאַד די דיטעקשאַן נאַטור, ווייַל די אָרט פון די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל פון די סענסער איז העכסט אָפענגיק אויף די דזשיאַמאַטרי פון די מיטל.דריי טיפּיש געאָמעטריעס פון העטעראָדזשונקטיאָן מאָס דעוויסעס זענען דיסקאַסט דאָ, ווי געוויזן אין פיגורע 2. אין דער ערשטער טיפּ, צוויי מאָס קאַנעקשאַנז זענען ראַנדאַמלי פונאנדערגעטיילט צווישן צוויי ילעקטראָודז, און די אָרט פון די קאַנדאַקטיוו קאַנאַל איז באשלאסן דורך די הויפּט מאָס, די רגע איז די פאָרמירונג פון כעטעראַדזשיניאַס נאַנאָסטרוקטורעס פון פאַרשידענע מאָס, בשעת בלויז איין מאָס איז פארבונדן צו די ילעקטראָוד.ילעקטראָוד איז קאָננעקטעד, דעמאָלט דער קאַנדאַקטיוו קאַנאַל איז יוזשאַוואַלי ליגן ין די מאָס און איז גלייַך פארבונדן צו די ילעקטראָוד.אין די דריט טיפּ, צוויי מאַטעריאַלס זענען אַטאַטשט צו צוויי ילעקטראָודז סעפּעראַטלי, גיידינג די מיטל דורך אַ העטעראָדזשונקטיאָן געשאפן צווישן די צוויי מאַטעריאַלס.
א היפען צווישן קאַמפּאַונדז (למשל "SnO2-NiO") ינדיקייץ אַז די צוויי קאַמפּאָונאַנץ זענען פשוט געמישט (טיפּ איך).אַ "@" צייכן צווישן צוויי קאַנעקשאַנז (למשל "SnO2@NiO") ינדיקייץ אַז די סקאַפאַלד מאַטעריאַל (NiO) איז דעקערייטאַד מיט SnO2 פֿאַר אַ טיפּ וו סענסער סטרוקטור.א צעהאַקן (למשל "NiO/SnO2") ינדיקייץ אַ טיפּ III סענסער פּלאַן.
פֿאַר גאַז סענסאָרס באזירט אויף מאָס קאַמפּאַזאַץ, צוויי מאָס עלעמענטן זענען ראַנדאַמלי פונאנדערגעטיילט צווישן די ילעקטראָודז.פילע פאַבריקיישאַן מעטהאָדס זענען דעוועלאָפּעד צו צוגרייטן מאָס קאַמפּאַזאַץ, אַרייַנגערעכנט סאָל-געל, קאָופּרעסיפּיטאַטיאָן, הידראָטהערמאַל, עלעקטראָספּינינג און מעטשאַניקאַל מיקסינג מעטהאָדס 98,102,103,104.לעצטנס, מעטאַל-אָרגאַניק פראַמעוואָרקס (MOFs), אַ קלאַס פון פּאָרעז קריסטאַליין סטראַקטשערד מאַטעריאַלס וואָס זענען קאַמפּאָוזד פון מעטאַל סענטערס און אָרגאַניק לינקס, האָבן שוין געניצט ווי טעמפּלאַטעס פֿאַר די פאַבריקיישאַן פון פּאָרעז מאָס קאַמפּאַזאַץ 105,106,107,108.עס איז כדאי צו באמערקן אַז כאָטש דער פּראָצענט פון מאָס קאַמפּאַזאַץ איז די זעלבע, די סענסיטיוויטי קעראַקטעריסטיקס קענען זיין זייער אַנדערש ווען ניצן פאַרשידענע מאַנופאַקטורינג פּראַסעסאַז. (Mo:Sn = 1:1.9) און געפונען אַז פאַרשידענע פאַבריקיישאַן מעטהאָדס פירן צו פאַרשידענע סענסיטיוויטי.שאַפּאָשניק עט על.110 האָט געמאלדן אַז דער אָפּרוף פון קאָ-פּרעסיפּיטאַטעד SnO2-TiO2 צו גאַסאַס ה2 איז אַנדערש פון די פון מאַקאַניקלי געמישט מאַטעריאַלס, אפילו אין דער זעלביקער Sn / Ti פאַרהעלטעניש.דער חילוק ערייזאַז ווייַל די שייכות צווישן MOP און MOP קריסטאַליטע גרייס וועריז מיט פאַרשידענע סינטעז מעטהאָדס109,110.ווען די קערל גרייס און פאָרעם זענען קאָנסיסטענט אין טערמינען פון מענאַדעוו געדיכטקייַט און סעמיקאַנדאַקטער טיפּ, דער ענטפער זאָל בלייַבן די זעלבע אויב די קאָנטאַקט דזשיאַמאַטרי טוט נישט טוישן 110 .Staerz et al.111 האָט געמאלדן אַז די דיטעקשאַן קעראַקטעריסטיקס פון SnO2-Cr2O3 האַרץ-שייד (CSN) נאַנאָפיבערס און ערד SnO2-Cr2O3 CSNs זענען קימאַט יידעניקאַל, סאַגדזשעסטינג אַז די נאַנאָפיבער מאָרפאָלאָגי טוט נישט פאָרשלאָגן קיין מייַלע.
אין אַדישאַן צו די פאַרשידענע פאַבריקיישאַן מעטהאָדס, די סעמיקאַנדאַקטער טייפּס פון די צוויי פאַרשידענע MOSFETs אויך ווירקן די סענסיטיוויטי פון די סענסער.עס קענען זיין ווייַטער צעטיילט אין צוויי קאַטעגאָריעס דיפּענדינג אויף צי די צוויי MOSFETs זענען פון דער זעלביקער טיפּ פון סעמיקאַנדאַקטער (nn אָדער פּפּ קנופּ) אָדער פאַרשידענע טייפּס (פּן קנופּ).ווען גאַז סענסאָרס זענען באזירט אויף מאָס קאַמפּאַזאַץ פון דער זעלביקער טיפּ, דורך טשאַנגינג די מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון די צוויי מאָס, די סענסיטיוויטי ענטפער כאַראַקטעריסטיש בלייבט אַנטשיינדזשד, און די סענסער סענסיטיוויטי וועריז דיפּענדינג אויף די נומער פון nn- אָדער פּפּ-העטעראָדזשונקשאַנז.ווען איין קאָמפּאָנענט פּרידאַמאַנייץ אין די קאַמפּאַזאַט (למשל 0.9 ZnO-0.1 SnO2 אָדער 0.1 ZnO-0.9 SnO2), די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז באשלאסן דורך די דאָמינאַנט מאָס, גערופן די האָמאָדזשונקטיאָן קאַנדאַקשאַן קאַנאַל 92.ווען די ריישיאָוז פון די צוויי קאַמפּאָונאַנץ זענען פאַרגלייַכלעך, עס איז אנגענומען אַז די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז דאַמאַנייטאַד דורך די העטעראָדזשונקטיאָן 98,102.יאַמאַזאָע עט על.112,113 געמאלדן אַז די העטעראָקאָנטאַקט געגנט פון די צוויי קאַמפּאָונאַנץ קענען שטארק פֿאַרבעסערן די סענסיטיוויטי פון די סענסער ווייַל די העטעראָדזשונקטיאָן שלאַבאַן געשאפן רעכט צו די פאַרשידענע אַפּערייטינג פאַנגקשאַנז פון די קאַמפּאָונאַנץ קענען יפעקטיוולי קאָנטראָלירן די דריפט מאָביליטי פון די סענסער יקספּאָוזד צו עלעקטראָנס.פאַרשידן אַמביאַנט גאַסאַז 112,113.אויף פ.פיגור 3אַ ווייזט אַז סענסאָרס באזירט אויף SnO2-ZnO פייבראַס כייעראַרקאַקאַל סטראַקטשערז מיט פאַרשידענע ZnO אינהאַלט (פון 0 צו 10 מאָל% זן) קענען סאַלעקטיוולי דעטעקט עטאַנאָל.צווישן זיי, אַ סענסער באזירט אויף SnO2-ZnO פייבערז (7 מאָל.% זן) געוויזן די העכסטן סענסיטיוויטי רעכט צו דער פאָרמירונג פון אַ גרויס נומער פון העטעראָדזשונקשאַנז און אַ פאַרגרעסערן אין די ספּעציפיש ייבערפלאַך געגנט, וואָס געוואקסן די פונקציע פון ​​די קאַנווערטער און ימפּרוווד. סענסיטיוויטי 90 אָבער, מיט אַ ווייַטער פאַרגרעסערן אין די Zno אינהאַלט צו 10 מאָל.%, די מיקראָסטרוקטורע SnO2-ZnO קאַמפּאַזאַט קענען ייַנוויקלען ייבערפלאַך אַקטאַוויישאַן געביטן און רעדוצירן סענסער סענסיטיוויטי85.א ענלעך גאַנג איז אויך באמערקט פֿאַר סענסאָרס באזירט אויף NiO-NiFe2O4 פּפּ העטעראָדזשונקטיאָן קאַמפּאַזאַץ מיט פאַרשידענע Fe / Ni ריישיאָוז (Fig. 3b)114.
SEM בילדער פון SnO2-ZnO פייבערז (7 מאָל.% זן) און סענסער ענטפער צו פאַרשידן גאַסאַז מיט אַ קאַנסאַנטריישאַן פון 100 פּפּם ביי 260 °C;54ב רעספּאָנסעס פון סענסאָרס באזירט אויף ריין NiO און NiO-NiFe2O4 קאַמפּאַזאַץ ביי 50 פּיפּיעם פון פאַרשידן גאַסאַז, 260 °C;114 (c) סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​די נומער פון נאָודז אין די קססנאָ2-(1-קס) קאָ3אָ4 זאַץ און די קאָראַספּאַנדינג קעגנשטעל און סענסיטיוויטי ריאַקשאַנז פון די קססנאָ2-(1-קס) קאָ3אָ4 זאַץ פּער 10 פּיפּיעם CO, אַסאַטאָון, ק6ה6 און סאָ2 גאַז ביי 350 °C דורך טשאַנגינג די מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון Sn/Co 98
די Pn-MOS קאַמפּאַזאַץ ווייַזן פאַרשידענע סענסיטיוויטי נאַטור דיפּענדינג אויף די אַטאָמישע פאַרהעלטעניש פון MOS115.אין אַלגעמיין, די סענסערי נאַטור פון מאָס קאַמפּאַזאַץ איז העכסט אָפענגיק אויף וואָס מאָס אקטן ווי די ערשטיק קאַנדאַקשאַן קאַנאַל פֿאַר די סענסער.דעריבער, עס איז זייער וויכטיק צו קעראַקטערייז די פּראָצענט זאַץ און נאַנאָסטרוקטור פון קאַמפּאַזאַץ.Kim et al.98 באשטעטיקט דעם מסקנא דורך סינטאַסייזינג אַ סעריע פון ​​xSnO2 ± (1-x) Co3O4 קאָמפּאָסיטע נאַנאָפיבערס דורך עלעקטראָספּינינג און לערנען זייער סענסער פּראָפּערטיעס.זיי באמערקט אַז די נאַטור פון די SnO2-Co3O4 קאַמפּאַזאַט סענסער סוויטשט פון n-טיפּ צו פּ-טיפּ דורך רידוסינג די פּראָצענט פון SnO2 (Fig. 3c)98.אין אַדישאַן, העטעראָדזשונקטיאָן-דאַמאַנייטאַד סענסאָרס (באזירט אויף 0.5 SnO2-0.5 Co3O4) געוויזן די העכסטן טראַנסמיסיע רייץ פֿאַר C6H6 קאַמפּערד מיט האָמאָדזשונקטיאָן-דאָמינאַנט סענסאָרס (למשל הויך SnO2 אָדער Co3O4 סענסאָרס).די טאָכיק הויך קעגנשטעל פון די 0.5 SnO2-0.5 Co3O4 באזירט סענסער און זיין גרעסערע פיייקייט צו מאָדולירן די קוילעלדיק סענסער קעגנשטעל ביישטייערן צו זיין העכסטן סענסיטיוויטי צו C6H6.אין אַדישאַן, לאַטאַס מיסמאַטש חסרונות ערידזשאַנייטאַד פון SnO2-Co3O4 העטעראָ ינטערפייסיז קענען מאַכן פּרעפערענטשאַל אַדסאָרפּטיאָן זייטלעך פֿאַר גאַז מאַלאַקיולז, דערמיט ענכאַנסינג סענסער ענטפער 109,116.
אין אַדישאַן צו סעמיקאַנדאַקטער-טיפּ מאָס, די פאַרבינדן נאַטור פון מאָס קאַמפּאַזאַץ קענען אויך זיין קאַסטאַמייזד מיט די כעמיע פון ​​מאָס-117.Huo et al.117 געניצט אַ פּשוט ווייקן-באַק אופֿן צו צוגרייטן קאָ3אָ4-סנאָ2 קאַמפּאַזאַץ און געפונען אַז אין אַ קאָ/סן מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון 10%, דער סענסער יגזיבאַטאַד אַ פּ-טיפּ דיטעקשאַן ענטפער צו ה2 און אַן n-טיפּ סענסיטיוויטי צו H2.ענטפער.סענסאָר רעספּאָנסעס צו CO, H2S און NH3 גאַסאַז זענען געוויזן אין פיגורע 4אַ117.אין נידעריק קאָ / סנ ריישיאָוז, פילע האָמאָדזשונקשאַנז פאָרעם ביי די SnO2±SnO2 נאַנאָגראַין באַונדריז און ויסשטעלונג n-טיפּ סענסער רעספּאָנסעס צו ה2 (פיגס. 4ב, C) 115.מיט אַ פאַרגרעסערן אין די Co/Sn פאַרהעלטעניש אַרויף צו 10 מאָל.%, אַנשטאָט פון SnO2-SnO2 האָמאָדזשונקשאַנז, פילע קאָ3אָ4-סנאָ2 העטעראָדזשונקשאַנז זענען סיימאַלטייניאַסלי געשאפן (פיגורע 4ד).זינט Co3O4 איז ינאַקטיוו מיט H2, און SnO2 ריאַקץ שטארק מיט H2, דער אָפּרוף פון H2 מיט ייאַניק זויערשטאָף מינים אַקערז דער הויפּט אויף די ייבערפלאַך פון SnO2117.דעריבער, עלעקטראָנס מאַך צו SnO2 און Ef SnO2 שיפץ צו די קאַנדאַקשאַן באַנד, בשעת Ef Co3O4 בלייבט אַנטשיינדזשד.ווי אַ רעזולטאַט, די קעגנשטעל פון די סענסער ינקריסיז, ינדאַקייטינג אַז מאַטעריאַלס מיט אַ הויך קאָ / סנ פאַרהעלטעניש ויסשטעלונג פּ-טיפּ סענסינג נאַטור (Fig. 4e).אין קאַנטראַסט, CO, H2S, און NH3 גאַסאַז רעאַגירן מיט ייאַניק זויערשטאָף מינים אויף די SnO2 און Co3O4 סערפאַסיז, ​​און עלעקטראָנס מאַך פון די גאַז צו די סענסער, ריזאַלטינג אין אַ פאַרקלענערן אין שלאַבאַן הייך און n-טיפּ סענסיטיוויטי (Fig. 4f)..די פאַרשידענע סענסער נאַטור איז רעכט צו דער אַנדערש ריאַקטיוואַטי פון קאָ3אָ4 מיט פאַרשידענע גאַסיז, ​​וואָס איז געווען ווייַטער באשטעטיקט דורך Yin et al.118 .אזוי אויך האט Katoch et al.119 דעמאַנסטרייטיד אַז SnO2-ZnO קאַמפּאַזאַץ האָבן גוט סעלעקטיוויטי און הויך סענסיטיוויטי צו ה2.דעם אָפּפירונג אַקערז ווייַל ה אַטאָמס קענען זיין לייכט אַדסאָרבעד צו די אָ שטעלעס פון זנאָ רעכט צו שטאַרק כייברידיזיישאַן צווישן די s-אָרבאַטאַל פון ה און די פּ-אָרבאַטאַל פון אָ, וואָס פירט צו מעטאַליזיישאַן פון ZnO120,121.
אַ קאָ / סנ-10% דינאַמיש קעגנשטעל קורוועס פֿאַר טיפּיש רידוסינג גאַסאַז אַזאַ ווי H2, CO, NH3 און H2S, b, c Co3O4/SnO2 קאַמפּאַזאַט סענסינג מעקאַניזאַם דיאַגראַמע פֿאַר ה2 ביי נידעריק% מ.Co/Sn, df Co3O4 מעקאַניזאַם דיטעקשאַן פון H2 און CO, H2S און NH3 מיט אַ הויך Co/Sn/SnO2 קאַמפּאַזאַט
דעריבער, מיר קענען פֿאַרבעסערן די סענסיטיוויטי פון די I-טיפּ סענסער דורך טשוזינג צונעמען פאַבריקיישאַן מעטהאָדס, רידוסינג די קערל גרייס פון די קאַמפּאַזאַץ און אָפּטימיזינג די מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון די MOS קאַמפּאַזאַץ.אין דערצו, אַ טיף פארשטאנד פון די כעמיע פון ​​די שפּירעוודיק מאַטעריאַל קענען פאַרבעסערן די סעלעקטיוויטי פון די סענסער.
טיפּ וו סענסער סטראַקטשערז זענען אן אנדער פאָלקס סענסער סטרוקטור וואָס קענען נוצן אַ פאַרשיידנקייַט פון כעטעראַדזשיניאַס נאַנאָסטראַקטשערד מאַטעריאַלס, אַרייַנגערעכנט איין "בעל" נאַנאָמאַטעריאַל און אַ רגע אָדער אפילו דריט נאַנאָמאַטעריאַל.פֿאַר בייַשפּיל, איין-דימענשאַנאַל אָדער צוויי-דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס דעקערייטאַד מיט נאַנאָפּאַרטיקלעס, האַרץ-שאָל (CS) און מאַלטילייַער העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס זענען קאַמאַנלי געניצט אין טיפּ וו סענסער סטראַקטשערז און וועט זיין דיסקאַסט אין דעטאַל אונטן.
פֿאַר דער ערשטער העטעראָנאַנאָסטרוקטור מאַטעריאַל (דעקערייטאַד העטעראָנאַנאָסטרוקטורע), ווי געוויזן אין Fig. 2b (1), די קאַנדאַקטיוו טשאַנאַלז פון די סענסער זענען פארבונדן דורך אַ באַזע מאַטעריאַל.רעכט צו דער פאָרמירונג פון העטעראָדזשונקשאַנז, מאַדאַפייד נאַנאָפּאַרטיקלעס קענען צושטעלן מער ריאַקטיוו זייטלעך פֿאַר גאַז אַדסאָרפּטיאָן אָדער דעסאָרפּטיאָן, און קענען אויך שפּילן ווי קאַטאַליסץ צו פֿאַרבעסערן סענסינג פאָרשטעלונג109,122,123,124.Yuan et al.41 באמערקט אַז דעקערייטינג WO3 נאַנאָווירעס מיט CeO2 נאַנאָדאַץ קענען צושטעלן מער אַדסאָרפּטיאָן זייטלעך ביי די CeO2@WO3 העטעראָ צובינד און די CeO2 ייבערפלאַך און דזשענערייט מער טשעמיסאָרבעד זויערשטאָף מינים פֿאַר אָפּרוף מיט אַסאַטאָון.Gunawan עט על.125. אַ הינטער-הויך סענסיטיוויטי אַסאַטאָון סענסער באזירט אויף איין-דימענשאַנאַל Au@α-Fe2O3 איז פארגעלייגט און עס איז באמערקט אַז די סענסיטיוויטי פון די סענסער איז קאַנטראָולד דורך די אַקטאַוויישאַן פון אָ2 מאַלאַקיולז ווי אַ זויערשטאָף מקור.די בייַזייַן פון Au NPs קענען שפּילן ווי אַ קאַטאַליסט וואָס העכערן די דיססאָסיאַטיאָן פון זויערשטאָף מאַלאַקיולז אין לאַטאַס זויערשטאָף פֿאַר די אַקסאַדיישאַן פון אַסאַטאָון.ענלעכע רעזולטאַטן זענען באקומען דורך Choi et al.9 ווו אַ פּט קאַטאַליסט איז געניצט צו דיססאָסיאַטע אַדסאָרבעד זויערשטאָף מאַלאַקיולז אין ייאַנייזד זויערשטאָף מינים און פאַרבעסערן די שפּירעוודיק ענטפער צו אַסאַטאָון.אין 2017, דער זעלביקער פאָרשונג מאַנשאַפֿט דעמאַנסטרייטיד אַז ביימעטאַליק נאַנאָפּאַרטיקלעס זענען פיל מער עפעקטיוו אין קאַטאַליסיס ווי איין איידעלע מעטאַל נאַנאָפּאַרטיקלעס, ווי געוויזן אין פיגורע 5126. 5אַ איז אַ סכעמאַטיש פון די מאַנופאַקטורינג פּראָצעס פֿאַר פּלאַטינום-באזירט ביימעטאַליק (פּטם) נפּס ניצן אַפּאָפערריטין סעלז. אַ דורכשניטלעך גרייס פון ווייניקער ווי 3 נם.דערנאָך, ניצן די עלעקטראָספּיננינג אופֿן, PtM@WO3 נאַנאָפיבערס זענען באקומען צו פאַרגרעסערן די סענסיטיוויטי און סעלעקטיוויטי צו אַסאַטאָון אָדער H2S (Fig. 5b-g).לעצטנס, איין אַטאָם קאַטאַליסץ (SACs) האָבן געוויזן ויסגעצייכנט קאַטאַליטיק פאָרשטעלונג אין די פעלד פון קאַטאַליסיס און גאַז אַנאַליסיס רעכט צו דער מאַקסימום עפעקטיווקייַט פון די נוצן פון אַטאָמס און טונד עלעקטראָניש סטראַקטשערז127,128.שין עט על.129 געניצט פּט-סאַ אַנגקערד טשאַד ניטרידע (מקן), סנקל 2 און פּוופּ נאַנאָשיץ ווי כעמישער קוואלן צו צוגרייטן פּט@MCN@SnO2 ינלינע פייבערז פֿאַר גאַז דיטעקשאַן.טראָץ דעם זייער נידעריק אינהאַלט פון Pt@MCN (פון 0.13 ווט.% צו 0.68 וו.%), די דיטעקשאַן פאָרשטעלונג פון גאַסאַז פאָרמאַלדאַכייד Pt@MCN@SnO2 איז העכער ווי אנדערע רעפֿערענץ סאַמפּאַלז (ריין SnO2, MCN@SnO2 און Pt NPs@ SnO2)..די ויסגעצייכנט דיטעקשאַן פאָרשטעלונג קענען זיין אַטריביאַטאַד צו די מאַקסימום אַטאָמישע עפעקטיווקייַט פון די Pt SA קאַטאַליסט און די מינימום קאַווערידזש פון SnO2129 אַקטיוו זייטלעך.
אַפּאָפערריטין-לאָודיד ענקאַפּסולאַטיאָן אופֿן צו קריגן פּטם-אַפּאָ (פּטפּד, פּטרה, פּטני) נאַנאָפּאַרטיקלעס;דינאַמיש גאַז שפּירעוודיק פּראָפּערטיעס פון BD פּריסטינע WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, און Pt-NiO@WO3 נאַנאָפיבערס;באזירט, פֿאַר בייַשפּיל, אויף די סעלעקטיוויטי פּראָפּערטיעס פון PtPd@WO3, PtRn@WO3 און Pt-NiO@WO3 נאַנאָפיברע סענסאָרס צו 1 פּיפּיעם פון ינטערפירינג גאַז 126
אין אַדישאַן, העטעראָדזשונקשאַנז געשאפן צווישן סקאַפאַלד מאַטעריאַלס און נאַנאָפּאַרטיקלעס קענען אויך יפעקטיוולי מאָדולירן קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז דורך אַ ריידיאַל מאַדזשאַליישאַן מעקאַניזאַם צו פֿאַרבעסערן סענסער פאָרשטעלונג130,131,132.אויף פ.פיגור 6אַ ווייזט די סענסער קעראַקטעריסטיקס פון ריין SnO2 און Cr2O3@SnO2 נאַנאָווירעס פֿאַר רידוסינג און אַקסאַדייזינג גאַסאַז און די קאָראַספּאַנדינג סענסער מעקאַניזאַמז131.קאַמפּערד מיט ריין SnO2 נאַנאָווירעס, די ענטפער פון Cr2O3@SnO2 נאַנאָווירעס צו רידוסינג גאַסאַז איז זייער ימפּרוווד, בשעת דער ענטפער צו אַקסאַדייזינג גאַסאַז איז ווערסאַנד.די דערשיינונגען זענען ענג שייַכות צו די היגע דיסעלעריישאַן פון די קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז פון די SnO2 נאַנאָווירעס אין די ריידיאַל ריכטונג פון די געשאפן פּן העטעראָדזשונקטיאָן.די סענסער קעגנשטעל קענען זיין פשוט טונד דורך טשאַנגינג די EDL ברייט אויף די ייבערפלאַך פון ריין SnO2 נאַנאָווירעס נאָך ויסשטעלן צו רידוסינג און אַקסאַדייזינג גאַסאַז.אָבער, פֿאַר Cr2O3@SnO2 נאַנאָווירעס, די ערשט DEL פון SnO2 נאַנאָווירעס אין לופט איז געוואקסן קאַמפּערד מיט ריין SnO2 נאַנאָווירעס, און די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז סאַפּרעסט רעכט צו דער פאָרמירונג פון אַ העטעראָדזשונקטיאָן.דעריבער, ווען דער סענסער איז יקספּאָוזד צו אַ רידוסינג גאַז, די טראַפּט עלעקטראָנס זענען באפרייט אין די SnO2 נאַנאָווירעס און די EDL איז דראַסטיקלי רידוסט, ריזאַלטינג אין העכער סענסיטיוויטי ווי ריין SnO2 נאַנאָווירעס.קאָנווערסעלי, ווען סוויטשינג צו אַ אַקסאַדייזינג גאַז, DEL יקספּאַנשאַן איז לימיטעד, ריזאַלטינג אין נידעריק סענסיטיוויטי.ענלעכע סענסערי ענטפער רעזולטאַטן זענען באמערקט דורך Choi et al., 133 אין וואָס SnO2 נאַנאָווירעס דעקערייטאַד מיט פּ-טיפּ WO3 נאַנאָפּאַרטיקלעס געוויזן באטייטיק ימפּרוווד סענסערי ענטפער צו רידוסינג גאַסאַז, בשעת n-דעקערייטאַד SnO2 סענסאָרס האָבן ימפּרוווד סענסיטיוויטי צו אַקסאַדייזינג גאַסאַז.TiO2 נאַנאָפּאַרטיקלעס (Fig. 6b) 133. דער רעזולטאַט איז דער הויפּט רעכט צו די פאַרשידענע אַרבעט פאַנגקשאַנז פון SnO2 און MOS (TiO2 אָדער WO3) נאַנאָפּאַרטיקלעס.אין פּ-טיפּ (n-טיפּ) נאַנאָפּאַרטיקלעס, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל פון די פריימווערק מאַטעריאַל (SnO2) יקספּאַנדז (אָדער קאַנטראַקץ) אין די ריידיאַל ריכטונג, און דערנאָך, אונטער דער קאַמף פון רעדוקציע (אָדער אַקסאַדיישאַן), ווייַטער יקספּאַנשאַן (אָדער פאַרקירצן) פון די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל פון SnO2 - ריפּ) פון די גאַז (פיגורע 6ב).
ראַדיאַל מאַדזשאַליישאַן מעקאַניזאַם ינדוסט דורך מאַדאַפייד לף מאָס.אַ קיצער פון גאַז רעספּאָנסעס צו 10 פּפּם רידוסינג און אַקסאַדייזינג גאַסאַז באזירט אויף ריין SnO2 און Cr2O3@SnO2 נאַנאָווירעס און קאָראַספּאַנדינג סענסינג מעקאַניזאַם סכעמאַטיש דייאַגראַמז;און קאָראַספּאַנדינג סקימז פון WO3@SnO2 נאַנאָראָדס און דיטעקשאַן מעקאַניזאַם133
אין ביילייַער און מאַלטילייַער העטעראָסטראַקטשער דעוויסעס, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל פון די מיטל איז דאַמאַנייטאַד דורך די שיכטע (יוזשאַוואַלי די דנאָ שיכטע) אין דירעקט קאָנטאַקט מיט די ילעקטראָודז, און די העטעראָדזשונקטיאָן געשאפן אין די צובינד פון די צוויי לייַערס קענען קאָנטראָלירן די קאַנדאַקטיוואַטי פון די דנאָ שיכטע. .דעריבער, ווען גאַסאַז ינטעראַקט מיט די שפּיץ שיכטע, זיי קענען באטייטיק ווירקן די קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז פון די דנאָ שיכטע און די קעגנשטעל 134 פון די מיטל.פֿאַר בייַשפּיל, Kumar et al.77 געמאלדן די פאַרקערט נאַטור פון TiO2@NiO און NiO@TiO2 טאָפּל לייַערס פֿאַר NH3.דער חילוק קומט ווייַל די קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז פון די צוויי סענסאָרס דאָמינירן אין לייַערס פון פאַרשידענע מאַטעריאַלס (ניאָ און טיאָ 2 ריספּעקטיוולי), און די ווערייישאַנז אין די אַנדערלייינג קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז זענען אַנדערש77.
ביילייַער אָדער מאַלטילייַער העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס זענען קאַמאַנלי געשאפן דורך ספּאַטערינג, אַטאָמישע שיכטע דעפּאַזישאַן (ALD) און סענטריפוגאַטיאָן 56,70,134,135,136.די פילם גרעב און די קאָנטאַקט געגנט פון די צוויי מאַטעריאַלס קענען זיין געזונט קאַנטראָולד.פיגיערז 7אַ און ב ווייַזן NiO@SnO2 און Ga2O3@WO3 נאַנאָפילמס באקומען דורך ספּאַטערינג פֿאַר עטאַנאָל דיטעקשאַן135,137.אָבער, די מעטהאָדס בכלל פּראָדוצירן פלאַך פילמס, און די פלאַך פילמס זענען ווייניקער שפּירעוודיק ווי 3D נאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס רעכט צו זייער נידעריק ספּעציפיש ייבערפלאַך שטח און גאַז לעדוירעס.דעריבער, אַ פליסיק-פאַסע סטראַטעגיע פֿאַר פאַבריקייטינג ביילייַער פילמס מיט פאַרשידענע כייעראַרקיז איז אויך פארגעלייגט צו פֿאַרבעסערן פּערסעפּטואַל פאָרשטעלונג דורך ינקריסינג די ספּעציפיש ייבערפלאַך שטח 41,52,138.Zhu et al139 קאַמביינד ספּאַטערינג און הידראָטהערמאַל טעקניקס צו פּראָדוצירן העכסט אָרדערד זנאָ נאַנאָווירעס איבער SnO2 נאַנאָווירעס (ZnO@SnO2 נאַנאָווירעס) פֿאַר H2S דיטעקשאַן (Fig. 7c).זיין ענטפער צו 1 פּיפּיעם H2S איז 1.6 מאל העכער ווי אַז פון אַ סענסער באזירט אויף ספּאַטערד ZnO@SnO2 נאַנאָפילמס.ליו עט על.52 געמאלדן אַ הויך פאָרשטעלונג H2S סענסער ניצן אַ צוויי-שריט אין סיטו כעמישער דעפּאַזישאַן אופֿן צו פּראָדוצירן כייעראַרקאַקאַל SnO2@NiO נאַנאָסטרוקטורעס נאכגעגאנגען דורך טערמאַל אַנילינג (Fig. 10d).קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל ספּאַטערד SnO2@NiO ביילייַער פילמס, די סענסיטיוויטי פאָרשטעלונג פון די SnO2@NiO כייעראַרקאַקאַל ביילייַער סטרוקטור איז באטייטיק ימפּרוווד רעכט צו דער פאַרגרעסערן אין ספּעציפיש ייבערפלאַך שטח 52,137.
טאָפּל שיכטע גאַז סענסער באזירט אויף מאָס.NiO@SnO2 נאַנאָפילם פֿאַר עטאַנאָל דיטעקשאַן;137b Ga2O3@WO3 נאַנאָפילם פֿאַר עטאַנאָל דיטעקשאַן;135c העכסט אָרדערד SnO2@ZnO ביילייַער כייעראַרקאַקאַל סטרוקטור פֿאַר H2S דיטעקשאַן;139d SnO2@NiO ביילייַער כייעראַרקאַקאַל סטרוקטור פֿאַר דיטעקטינג H2S52.
אין טיפּ II דעוויסעס באזירט אויף האַרץ-שאָל העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס (CSHNs), די סענסינג מעקאַניזאַם איז מער קאָמפּליצירט, ווייַל די קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז זענען נישט לימיטעד צו די ינער שאָל.ביידע די מאַנופאַקטורינג מאַרשרוט און די גרעב (הס) פון די פּעקל קענען באַשטימען דעם אָרט פון די קאַנדאַקטיוו טשאַנאַלז.פֿאַר בייַשפּיל, ווען ניצן סינטעז מעטהאָדס פון דנאָ-אַרויף, קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז זענען יוזשאַוואַלי לימיטעד צו די ינער האַרץ, וואָס איז ענלעך אין סטרוקטור צו צוויי-שיכטע אָדער מאַלטי-לייַער מיטל סטראַקטשערז (Fig. 2b (3)) 123, 140, 141, 142, 143. זו עט על.144 געמאלדן אַ דנאָ-אַרויף צוגאַנג צו באַקומען CSHN NiO@α-Fe2O3 און CuO@α-Fe2O3 דורך דיפּאַזאַטאַד אַ פּלאַסט פון NiO אָדער CuO נפּס אויף α-Fe2O3 נאַנאָראָדס אין וואָס די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז לימיטעד דורך די הויפט טייל.(נאַנאָראָדס α-Fe2O3).ליו עט על.142 איז אויך געראָטן צו באַגרענעצן די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל צו די הויפּט טייל פון CSHN TiO2 @ Si דורך דאַפּאַזיטינג TiO2 אויף צוגעגרייט ערייז פון סיליציום נאַנאָווירעס.דעריבער, זייַן סענסינג נאַטור (פּ-טיפּ אָדער n-טיפּ) דעפּענדס בלויז אויף די סעמיקאַנדאַקטער טיפּ פון די סיליציום נאַנאָווירע.
אָבער, רובֿ געמאלדן CSHN-באזירט סענסאָרס (Fig. 2b (4)) זענען פאַבריקייטיד דורך טראַנספערינג פּאַודערז פון די סינטאַסייזד קס מאַטעריאַל אַנטו טשיפּס.אין דעם פאַל, די קאַנדאַקשאַן דרך פון די סענסער איז אַפעקטאַד דורך די האָוסינג גרעב (הס).קים ס גרופּע ינוועסטאַגייטאַד די ווירקונג פון הס אויף גאַז דיטעקשאַן פאָרשטעלונג און פארגעלייגט אַ מעגלעך דיטעקשאַן מעקאַניזאַם 100,112,145,146,147,148. עס איז געגלויבט אַז צוויי סיבות בייַשטייַערן צו די סענסינג מעקאַניזאַם פון דעם סטרוקטור: (1) די ריידיאַל מאַדזשאַליישאַן פון די עדל פון די שאָל און (2) די עלעקטריק פעלד סמירינג ווירקונג (Fig. 8) 145. די ריסערטשערז דערמאנט אַז די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל. פון די קאַריערז איז מערסטנס קאַנפיינד צו די שאָל שיכטע ווען hs> λD פון די שאָל שיכטע145. עס איז געגלויבט אַז צוויי סיבות בייַשטייַערן צו די סענסינג מעקאַניזאַם פון דעם סטרוקטור: (1) די ריידיאַל מאַדזשאַליישאַן פון די עדל פון די שאָל און (2) די עלעקטריק פעלד סמירינג ווירקונג (Fig. 8) 145. די ריסערטשערז דערמאנט אַז די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל. פון די קאַריערז איז מערסטנס קאַנפיינד צו די שאָל שיכטע ווען hs> λD פון די שאָל שיכטע145. 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. עס איז געגלויבט אַז צוויי סיבות זענען ינוואַלווד אין די מעקאַניזאַם פון מערקונג פון דעם סטרוקטור: (1) ריידיאַל מאַדזשאַליישאַן פון די עדל פון די שאָל און (2) די ווירקונג פון בלערינג די עלעקטריק פעלד (Fig. 8) 145. די ריסערטשערז באמערקט אַז דער טראַנספּאָרט קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז דער הויפּט קאַנפיינד צו די שאָל ווען HS> λD שעלז 145.עס איז געמיינט אַז צוויי סיבות בייַשטייַערן צו די דיטעקשאַן מעקאַניזאַם פון דעם סטרוקטור: (1) די ריידיאַל מאַדזשאַליישאַן פון די DEL פון די שאָל און (2) די ווירקונג פון עלעקטריק פעלד סמירינג (Fig. 8) 145.研究人员提到传导通道当壳层的הס > λD145 时，载流子的数量主要局限于倳 > 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 восногон. די ריסערטשערז באמערקט אַז די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל ווען הס> λD145 פון די שאָל, די נומער פון קאַריערז איז דער הויפּט לימיטעד דורך די שאָל.דעריבער, אין די רעסיסטיווע מאַדזשאַליישאַן פון די סענסער באזירט אויף CSHN, די ריידיאַל מאַדזשאַליישאַן פון די קלאַדדינג DEL פּריוויילז (Fig. 8אַ).אָבער, אין הס ≤ λD פון די שאָל, די זויערשטאָף פּאַרטיקאַלז אַסאָרבעד דורך די שאָל און די העטעראָדזשונקטיאָן געשאפן אין די CS העטעראָדזשונקטיאָן זענען גאָר דיפּליטיד פון עלעקטראָנס. דעריבער, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז נישט בלויז ליגן ין דער שאָל שיכטע אָבער אויך טייל אין די האַרץ טייל, ספּעציעל ווען הס <λD פון די שאָל שיכטע. דעריבער, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז נישט בלויז ליגן ין דער שאָל שיכטע אָבער אויך טייל אין די האַרץ טייל, ספּעציעל ווען הס <λD פון די שאָל שיכטע. די קאַנאַל קאַנאַל פּלאַננעד צו ויסמיידן קאַנסאַנטריישאַן איז ניט שטענדיק מעגלעך, און עס איז ניט שטענדיק מעגלעך. דעריבער, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז ליגן ניט בלויז ין דער שאָל שיכטע, אָבער אויך טייל אין די האַרץ טייל, ספּעציעל אין הס <λD פון די שאָל שיכטע.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 时. די קאַנאַל קאַנאַל פּראַוויידערז קענען נישט אַרבעטן, און אין די סערדזשאַנז, אין די סוף. דעריבער, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז ליגן ניט בלויז ין דער שאָל, אָבער אויך טייל אין די האַרץ, ספּעציעל אין הס <λD פון די שאָל.אין דעם פאַל, ביידע די גאָר דיפּליטיד עלעקטראָן שאָל און די טייל דיפּליטיד האַרץ שיכטע העלפן מאָדולירן די קעגנשטעל פון די גאנצע CSHN, ריזאַלטינג אין אַן עלעקטריש פעלד עק ווירקונג (Fig. 8b).עטלעכע אנדערע שטודיום האָבן געניצט די EDL באַנד בראָכצאָל באַגריף אַנשטאָט פון אַן עלעקטריש פעלד עק צו אַנאַלייז די הס ווירקונג 100,148.גענומען אין חשבון די צוויי קאַנטראַביושאַנז, די גאַנץ מאַדזשאַליישאַן פון די CSHN קעגנשטעל ריטשאַז זייַן גרעסטע ווערט ווען הס איז פאַרגלייַכלעך צו די שייד λD, ווי געוויזן אין Fig. 8c.דעריבער, די אָפּטימאַל הס פֿאַר CSHN קענען זיין נאָענט צו די שאָל λD, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט יקספּערמענאַל אַבזערוויישאַנז 99,144,145,146,149.עטלעכע שטודיום האָבן געוויזן אַז ס קענען אויך ווירקן די סענסיטיוויטי פון CSHN-באזירט פּן-העטעראַדזשונקטיאָן סענסאָרס40,148.לי עט על.148 און ביי עט על.40 סיסטאַמאַטיקלי ינוועסטאַגייטאַד די ווירקונג פון הס אויף די פאָרשטעלונג פון פּן-העטעראָדזשונקטיאָן CSHN סענסאָרס, אַזאַ ווי TiO2@CuO און ZnO@NiO, דורך טשאַנגינג די קלאַדדינג ALD ציקל.ווי אַ רעזולטאַט, סענסערי נאַטור געביטן פון פּ-טיפּ צו n-טיפּ מיט ינקריסינג hs40,148.דעם אָפּפירונג איז רעכט צו דעם פאַקט אַז אין ערשטער (מיט אַ לימיטעד נומער פון ALD סייקאַלז) העטעראָסטרוקטורעס קענען זיין גערעכנט ווי מאַדאַפייד העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס.אזוי, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז לימיטעד דורך די האַרץ שיכטע (פּ-טיפּ MOSFET), און דער סענסער יגזיבאַץ פּ-טיפּ דיטעקשאַן נאַטור.ווען די נומער פון ALD סייקאַלז ינקריסיז, די קלאַדדינג שיכטע (N-טיפּ MOSFET) ווערט קוואַזי-קאַנטאַנטיאָוס און אקטן ווי אַ קאַנדאַקשאַן קאַנאַל, ריזאַלטינג אין n-טיפּ סענסיטיוויטי.ענלעכע סענסערי יבערגאַנג נאַטור איז געמאלדן פֿאַר פּן בראַנטשט העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס 150,151.זשו עט על.150 ינוועסטאַגייטאַד די סענסיטיוויטי פון Zn2SnO4@Mn3O4 בראַנטשט העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס דורך קאַנטראָולינג די Zn2SnO4 אינהאַלט אויף די ייבערפלאַך פון Mn3O4 נאַנאָווירעס.ווען Zn2SnO4 נוקליי געשאפן אויף די Mn3O4 ייבערפלאַך, אַ פּ-טיפּ סענסיטיוויטי איז באמערקט.מיט אַ ווייַטער פאַרגרעסערן אין די Zn2SnO4 אינהאַלט, די סענסער באזירט אויף בראַנטשט Zn2SnO4@Mn3O4 העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס סוויטשיז צו די n-טיפּ סענסער נאַטור.
א קאַנסעפּטשואַל באַשרייַבונג פון די צוויי-פאַנגקשאַנאַל סענסער מעקאַניזאַם פון CS נאַנאָווירעס איז געוויזן.אַ קעגנשטעל מאַדזשאַליישאַן רעכט צו ריידיאַל מאַדזשאַליישאַן פון עלעקטראָן-דיפּליטיד שעלז, ב נעגאַטיוו ווירקונג פון סמירינג אויף קעגנשטעל מאַדזשאַליישאַן, און C גאַנץ קעגנשטעל מאַדזשאַליישאַן פון CS נאַנאָווירעס רעכט צו אַ קאָמבינאַציע פון ​​ביידע יפעקץ 40
אין מסקנא, טיפּ וו סענסאָרס אַרייַננעמען פילע פאַרשידענע כייראַרקאַקאַל נאַנאָסטרוקטורעס, און סענסער פאָרשטעלונג איז העכסט אָפענגיק אויף די אָרדענונג פון די קאַנדאַקטיוו טשאַנאַלז.דעריבער, עס איז קריטיש צו קאָנטראָלירן די שטעלע פון ​​די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל פון די סענסער און נוצן אַ פּאַסיק העטעראָנאַנאָסטרוקטורעד מאָס מאָדעל צו לערנען די עקסטענדעד סענסינג מעקאַניזאַם פון טיפּ וו סענסאָרס.
טיפּ III סענסער סטראַקטשערז זענען נישט זייער פּראָסט, און די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז באזירט אויף אַ העטעראָדזשונקטיאָן געשאפן צווישן צוויי סעמיקאַנדאַקטערז ריספּעקטיוולי פארבונדן צו צוויי ילעקטראָודז.יינציק מיטל סטראַקטשערז זענען יוזשאַוואַלי באקומען דורך מיקראָמאַשינינג טעקניקס און זייער סענסינג מעקאַניזאַמז זענען זייער אַנדערש פון די פריערדיקע צוויי סענסער סטראַקטשערז.די IV ויסבייג פון אַ טיפּ III סענסער טיפּיקלי יגזיבאַץ טיפּיש רעקטאַפאַקיישאַן קעראַקטעריסטיקס רעכט צו העטעראָדזשונקטיאָן פאָרמירונג 48,152,153.די I-V כאַראַקטעריסטיש ויסבייג פון אַן אידעאל העטעראָדזשונקטיאָן קענען זיין דיסקרייבד דורך די טערמיאָניק מעקאַניזאַם פון עלעקטראָן ימישאַן איבער די הייך פון די העטעראָדזשונקטיאָן באַריער 152,154,155.
ווו וואַ איז די פאָרורטייל וואָולטידזש, א איז די מיטל שטח, k איז די באָלצמאַן קעסיידערדיק, T איז די אַבסאָלוט טעמפּעראַטור, q איז די טראַנספּאָרט אָפּצאָל, Jn און Jp זענען די לאָך און עלעקטראָן דיפיוזשאַן קראַנט געדיכטקייַט.IS רעפּראַזענץ די פאַרקערט זעטיקונג קראַנט, דיפיינד ווי: 152,154,155
דעריבער, די גאַנץ קראַנט פון די העטעראָדזשונקטיאָן פון די פּן דעפּענדס אויף די ענדערונג אין די קאַנסאַנטריישאַן פון אָפּצאָל קאַריערז און די ענדערונג אין די הייך פון די שלאַבאַן פון די העטעראָדזשונקטיאָן, ווי געוויזן אין יקווייזשאַנז (3) און (4) 156
ווו nn0 און pp0 זענען די קאַנסאַנטריישאַן פון עלעקטראָנס (האָלעס) אין אַ n-טיפּ (פּ-טיפּ) מאָס, \(V_{bi}^0\) איז די געבויט-אין פּאָטענציעל, דפּ (דן) איז די דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט פון עלעקטראָנס (האָלעס), Ln (Lp) איז די דיפיוזשאַן לענג פון עלעקטראָנס (האָלעס), ΔEv (ΔEc) איז די ענערגיע יבעררוק פון די וואַלענס באַנד (קאַנדאַקשאַן באַנד) אין די העטעראָדזשונקטיאָן.כאָטש די קראַנט געדיכטקייַט איז פּראַפּאָרשאַנאַל צו די טרעגער געדיכטקייַט, עס איז עקספּאָונענשאַלי פאַרקערט פּראַפּאָרשאַנאַל צו \(V_{בי}^0\).דעריבער, די קוילעלדיק ענדערונג אין קראַנט געדיכטקייַט דעפּענדס שטארק אויף די מאַדזשאַליישאַן פון די הייך פון די העטעראָדזשונקטיאָן שלאַבאַן.
ווי דערמאנט אויבן, די שאַפונג פון העטעראָ-נאַנאָסטרוקטורעד MOSFETs (פֿאַר בייַשפּיל, טיפּ I און טיפּ וו דעוויסעס) קענען באטייטיק פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון די סענסער, אלא ווי יחיד קאַמפּאָונאַנץ.און פֿאַר טיפּ III דעוויסעס, די העטעראָנאָנוסטרוקטור ענטפער קענען זיין העכער ווי צוויי קאַמפּאָונאַנץ48,153 אָדער העכער ווי איין קאָמפּאָנענט76, דיפּענדינג אויף די כעמישער זאַץ פון די מאַטעריאַל.עטלעכע ריפּאָרץ האָבן געוויזן אַז די ענטפער פון העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס איז פיל העכער ווי אַז פון אַ איין קאָמפּאָנענט ווען איינער פון די קאַמפּאָונאַנץ איז ינסענסיטיוו צו די ציל גאַז48,75,76,153.אין דעם פאַל, די ציל גאַז וועט ינטעראַקט בלויז מיט די שפּירעוודיק שיכטע און פאַרשאַפן אַ יבעררוק Ef פון די שפּירעוודיק שיכטע און אַ ענדערונג אין די הייך פון די העטעראָדזשונקטיאָן שלאַבאַן.דערנאָך די גאַנץ קראַנט פון די מיטל וועט טוישן באטייטיק, ווייַל עס איז פאַרקערט צו די הייך פון די העטעראַדזשונקטיאָן שלאַבאַן לויט די יקווייזשאַן.(3) און (4) 48,76,153.אָבער, ווען ביידע n-טיפּ און פּ-טיפּ קאַמפּאָונאַנץ זענען שפּירעוודיק צו די ציל גאַז, דיטעקשאַן פאָרשטעלונג קענען זיין ערגעץ אין צווישן.José et al.76 געשאפן אַ פּאָרעז NiO/SnO2 פילם NO2 סענסער דורך ספּאַטערינג און געפונען אַז די סענסער סענסיטיוויטי איז בלויז העכער ווי אַז פון די NiO באזירט סענסער, אָבער נידעריקער ווי אַז פון די SnO2 באזירט סענסער.סענסער.דער דערשיינונג איז רעכט צו דעם פאַקט אַז SnO2 און NiO ויסשטעלונג פאַרקערט ריאַקשאַנז צו NO276.אויך, ווייַל די צוויי קאַמפּאָונאַנץ האָבן פאַרשידענע גאַז סענסיטיוויטי, זיי קען האָבן די זעלבע טענדענץ צו דעטעקט אַקסאַדייזינג און רידוסינג גאַסאַז.פֿאַר בייַשפּיל, Kwon et al.157 פארגעלייגט אַ NiO / SnO2 פּן-העטעראַדזשונקטיאָן גאַז סענסער דורך אַבליק ספּאַטערינג, ווי געוויזן אין Fig. 9 אַ.ינטערעסטינגלי, די NiO / SnO2 פּן-העטעראַדזשונקטיאָן סענסער געוויזן די זעלבע סענסיטיוויטי גאַנג פֿאַר H2 און NO2 (Fig. 9 אַ).צו סאָלווע דעם רעזולטאַט, Kwon et al.157 סיסטאַמאַטיקלי ינוועסטאַגייטאַד ווי NO2 און H2 טוישן טרעגער קאַנסאַנטריישאַנז און טונד \(V_{bi}^0\) פון ביידע מאַטעריאַלס ניצן IV-קעראַקטעריסטיקס און קאָמפּיוטער סימיאַליישאַנז (פיג. 9בד).פיגיערז 9b און C באַווייַזן די פיייקייט פון H2 און NO2 צו טוישן די טרעגער געדיכטקייַט פון סענסאָרס באזירט אויף פּ-ניאָ (פּפּ0) און n-סנאָ2 (ננ0), ריספּעקטיוולי.זיי געוויזן אַז פּפּ0 פון פּ-טיפּ ניאָ אַ ביסל געביטן אין די NO2 סוויווע, בשעת עס איז דראַמאַטיקלי געביטן אין די H2 סוויווע (Fig. 9b).אָבער, פֿאַר n-טיפּ SnO2, nn0 ביכייווז אין די פאַרקערט וועג (Fig. 9c).באַזירט אויף די רעזולטאַטן, די מחברים געפונען אַז ווען H2 איז געווען געווענדט צו די סענסער באזירט אויף די NiO/SnO2 pn העטעראָדזשונקטיאָן, אַ פאַרגרעסערן אין nn0 געפירט צו אַ פאַרגרעסערן אין Jn, און \(V_{bi}^0\) געפירט צו אַ פאַרקלענערן אין דער ענטפער (פיגורע 9 ד).נאָך ויסשטעלן צו NO2, ביידע אַ גרויס פאַרקלענערן אין nn0 אין SnO2 און אַ קליין פאַרגרעסערן אין pp0 אין NiO פירן צו אַ גרויס פאַרקלענערן אין \(V_{bi}^0\), וואָס ינשורז אַ פאַרגרעסערן אין די סענסערי ענטפער (Fig. 9d) ) 157 צום סוף, די ענדערונגען אין דער קאַנסאַנטריישאַן פון קאַריערז און \(V_{בי}^0\) פירן צו ענדערונגען אין די גאַנץ קראַנט, וואָס ווייַטער ווירקן די דיטעקשאַן פיייקייַט.
די סענסינג מעקאַניזאַם פון די גאַז סענסער איז באזירט אויף די סטרוקטור פון די טיפּ III מיטל.סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (סעם) קרייַז-סעקשאַנאַל בילדער, p-NiO/n-SnO2 נאַנאָקאָיל מיטל און סענסער פּראָפּערטיעס פון פּ-NiO/n-SnO2 נאַנאָקאָיל העטעראַדזשונקטיאָן סענסער ביי 200 °C פֿאַר ה2 און NO2;b , קרייַז-סעקשאַנאַל SEM פון אַ C-מיטל, און סימיאַליישאַן רעזולטאַטן פון אַ מיטל מיט אַ פּ-ניאָ ב-שיכטע און אַ n-SnO2 C-שיכטע.די b p-NiO סענסער און די c n-SnO2 סענסער מעסטן און גלייַכן די I-V קעראַקטעריסטיקס אין טרוקן לופט און נאָך ויסשטעלן צו H2 און NO2.א צוויי-דימענשאַנאַל מאַפּע פון ​​די ב-לאָך געדיכטקייַט אין p-NiO און אַ מאַפּע פון ​​​​C-עלעקטראָנס אין די n-SnO2 שיכטע מיט אַ קאָליר וואָג זענען מאָדעלעד מיט די Sentaurus TCAD ווייכווארג.ד סימיאַליישאַן רעזולטאַטן וואָס ווייַזן אַ 3 ד מאַפּע פון ​​פּ-ניאָ / נ-סנאָ2 אין טרוקן לופט, H2 און NO2157 אין דער סוויווע.
אין אַדישאַן צו די כעמישער פּראָפּערטיעס פון דעם מאַטעריאַל זיך, די סטרוקטור פון די טיפּ III מיטל דעמאַנסטרייץ די מעגלעכקייט פון שאפן זיך-Powered גאַז סענסאָרס, וואָס איז ניט מעגלעך מיט טיפּ איך און טיפּ וו דעוויסעס.ווייַל פון זייער טאָכיק עלעקטריק פעלד (BEF), pn העטעראָדזשונקטיאָן דייאָוד סטראַקטשערז זענען קאַמאַנלי געניצט צו בויען פאָטאָוואָלטאַיק דעוויסעס און ווייַזן פּאָטענציעל פֿאַר מאכן זיך-פּאַוערד פאָטאָעלעקטריק גאַז סענסאָרס אין צימער טעמפּעראַטור אונטער ילומאַניישאַן 74,158,159,160,161.BEF ביי די העטעראָ צובינד, געפֿירט דורך די חילוק אין די פערמי לעוועלס פון מאַטעריאַלס, אויך קאַנטריביוץ צו די צעשיידונג פון עלעקטראָן-לאָך פּערז.די מייַלע פון ​​אַ זיך-Powered פאָטאָוואָלטאַיק גאַז סענסער איז זייַן נידעריק מאַכט קאַנסאַמשאַן ווייַל עס קענען אַרייַנציען די ענערגיע פון ​​די ילומאַנייטינג ליכט און דאַן קאָנטראָלירן זיך אָדער אנדערע מיניאַטורע דעוויסעס אָן די נויט פֿאַר אַ פונדרויסנדיק מאַכט מקור.פֿאַר בייַשפּיל, Tanuma און Sugiyama162 האָבן פאַבריקייטיד NiO / ZnO pn העטעראָדזשונקשאַנז ווי זונ סעלז צו אַקטאַווייט SnO2-באזירט פּאָליקריסטאַללינע CO2 סענסאָרס.גאד עט על.74 געמאלדן אַ זיך-Powered פאָטאָוואָלטאַיק גאַז סענסער באזירט אויף אַ Si/ZnO@CdS pn העטעראָדזשונקטיאָן, ווי געוויזן אין Fig. 10a.ווערטיקלי אָריענטיד זנאָ נאַנאָווירעס זענען דערוואַקסן גלייַך אויף פּ-טיפּ סיליציום סאַבסטרייץ צו פאָרעם סי / זנאָ פּן העטעראָדזשונקשאַנז.דערנאָך CdS נאַנאָפּאַרטיקלעס זענען מאַדאַפייד אויף די ייבערפלאַך פון ZnO נאַנאָווירעס דורך כעמישער ייבערפלאַך מאָדיפיקאַטיאָן.אויף פ.10 אַ ווייַזן אָפ-לינע Si/ZnO@CdS סענסער ענטפער רעזולטאַטן פֿאַר אָ2 און עטאַנאָל.אונטער ילומאַניישאַן, די עפענען-קרייַז וואָולטידזש (Voc) רעכט צו דער צעשיידונג פון עלעקטראָן-לאָך פּערז בעשאַס BEP ביי די Si / ZnO העטעראָ צובינד ינקריסיז לינעאַרלי מיט די נומער פון פארבונדן דייאָודז74,161.וואָק קענען זיין רעפּריזענטיד דורך אַ יקווייזשאַן.(5) 156,
ווו ND, NA און Ni זענען די קאַנסאַנטריישאַנז פון דאָנאָרס, אַקסעפּטערז און ינטרינסיק קאַריערז ריספּעקטיוולי, און k, T, און q זענען די זעלבע פּאַראַמעטערס ווי אין די פריערדיקע יקווייזשאַן.ווען זיי זענען יקספּאָוזד צו אַקסאַדייזינג גאַסאַז, זיי עקסטראַקט עלעקטראָנס פון ZnO נאַנאָווירעס, וואָס פירט צו אַ פאַרקלענערן אין \(N_D^{ZnO}\) און וואָק.קאָנווערסעלי, גאַז רעדוקציע ריזאַלטיד אין אַ פאַרגרעסערן אין וואָק (פיגורע 10אַ).ווען דעקערייטינג ZnO מיט CdS נאַנאָפּאַרטיקלעס, פאָטאָעקסיטעד עלעקטראָנס אין CdS נאַנאָפּאַרטיקלעס זענען ינדזשעקטיד אין די קאַנדאַקשאַן באַנד פון ZnO און ינטעראַקט מיט די אַדסאָרבעד גאַז, דערמיט ינקריסינג די מערקונג עפעקטיווקייַט 74,160.א ענלעך זיך-פּאַוערד פאָטאָוואָלטאַיק גאַז סענסער באזירט אויף סי / זנאָ איז געמאלדן דורך Hoffmann עט על.160, 161 (פיג. 10 ב).דער סענסער קענען זיין צוגעגרייט מיט אַ שורה פון אַמינע-פאַנגקשאַנאַלייזד זנאָ נאַנאָפּאַרטיקלעס ([3-(2-אַמינאָעטהילאַמינאָ) פּראָפּיל] טרימעטהאָקסילאַנע) (אַמינאָ-פאַנגקשאַנאַלייזד-SAM) און טהיאָל ((3-מערקאַפּטאָפּראָפּיל)-פאַנגקשאַנאַלייזד, צו סטרויערן די אַרבעט פונקציע. פון די ציל גאַז פֿאַר סעלעקטיוו דיטעקשאַן פון NO2 (טרימעטהאָקסילאַנע) (טיאָל-פאַנגקשאַנאַלייזד-סאַם)) (Fig. 10b) 74,161.
א זעלבסט-פּאַוערד פאָטאָעלעקטריק גאַז סענסער באזירט אויף די סטרוקטור פון אַ טיפּ III מיטל.אַ אַליינ-Powered פאָטאָוואָלטאַיק גאַז סענסער באזירט אויף Si/ZnO@CdS, זיך-Powered סענסינג מעקאַניזאַם און סענסער ענטפער צו אַקסאַדייזד (אָ 2) און רידוסט (1000 פּפּם עטאַנאָל) גאַסאַז אונטער זונשייַן;74b אַליינ-פּאַוערד פאָטאָוואָלטאַיק גאַז סענסער באזירט אויף Si ZnO / ZnO סענסאָרס און סענסער רעספּאָנסעס צו פאַרשידן גאַסאַז נאָך פאַנגקשאַנאַליזיישאַן פון ZnO SAM מיט וואָקזאַל אַמינעס און טהיאָלס ​​161
דעריבער, ווען דיסקוטירן די שפּירעוודיק מעקאַניזאַם פון טיפּ III סענסאָרס, עס איז וויכטיק צו באַשטימען די הייך פון די העטעראַדזשונקטיאָן שלאַבאַן און די פיייקייט פון די גאַז צו השפּעה אויף די טרעגער קאַנסאַנטריישאַן.אין אַדישאַן, ילומאַניישאַן קענען דזשענערייט פאָטאָדזשענערייטיד קאַריערז וואָס רעאַגירן מיט גאַסאַז, וואָס איז פּראַמאַסינג פֿאַר זיך-Powered גאַז דיטעקשאַן.
ווי דיסקאַסט אין דעם ליטעראַטור רעצענזיע, פילע פאַרשידענע מאָס העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס האָבן שוין פאַבריקייטיד צו פֿאַרבעסערן סענסער פאָרשטעלונג.די וועב פון וויסנשאַפֿט דאַטאַבייס איז געזוכט פֿאַר פאַרשידן טערמינען (מעטאַל אַקסייד קאַמפּאַזאַץ, האַרץ-שייד מעטאַל אַקסיידז, לייערד מעטאַל אַקסיידז און זיך-פּאַוערד גאַז אַנאַליזערז) ווי געזונט ווי אָפּשיידנדיק קעראַקטעריסטיקס (זעה, סענסיטיוויטי / סעלעקטיוויטי, מאַכט דור פּאָטענציעל, מאַנופאַקטורינג) .אופֿן די קעראַקטעריסטיקס פון דריי פון די דריי דעוויסעס זענען געוויזן אין טאַבלע 2. די קוילעלדיק פּלאַן באַגריף פֿאַר הויך פאָרשטעלונג גאַז סענסאָרס איז דיסקאַסט דורך אַנאַלייזינג די דריי שליסל סיבות פארגעלייגט דורך יאַמאַזאָע.מעקאַניזאַמז פֿאַר מאָס העטעראָסטראַקטשער סענסאָרס צו פֿאַרשטיין די סיבות ינפלואַנסינג גאַז סענסאָרס, פאַרשידן מאָס פּאַראַמעטערס (למשל, קערל גרייס, אַפּערייטינג טעמפּעראַטור, כיסאָרן און וואַקאַציע געדיכטקייַט פון זויערשטאָף, עפענען קריסטאַל פּליינז) זענען קערפאַלי געלערנט.די סטרוקטור פון די מיטל, וואָס איז אויך קריטיש פֿאַר די סענסער נאַטור פון די סענסער, איז אָפּגעלאָזן און ראַרעלי דיסקאַסט.די רעצענזיע דיסקוטירט די אַנדערלייינג מעקאַניזאַמז פֿאַר דיטעקטינג דריי טיפּיש טייפּס פון מיטל סטרוקטור.
די קערל גרייס סטרוקטור, מאַנופאַקטורינג אופֿן און נומער פון העטעראָדזשונקשאַנז פון די סענסינג מאַטעריאַל אין אַ טיפּ איך סענסער קענען זייער ווירקן די סענסיטיוויטי פון די סענסער.אין דערצו, די אָפּפירונג פון די סענסער איז אויך אַפעקטאַד דורך די מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון די קאַמפּאָונאַנץ.טיפּ וו מיטל סטראַקטשערז (דעקאָראַטיווע העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס, ביילייַער אָדער מולטילייַער פילמס, HSSNs) זענען די מערסט פאָלקס מיטל סטראַקטשערז קאַנסיסטינג פון צוויי אָדער מער קאַמפּאָונאַנץ, און בלויז איין קאָמפּאָנענט איז פארבונדן צו די ילעקטראָוד.פֿאַר דעם מיטל סטרוקטור, דיטערמאַנינג די אָרט פון קאַנדאַקשאַן טשאַנאַלז און זייער קאָרעוו ענדערונגען איז קריטיש אין לערנען די מעקאַניזאַם פון מערקונג.ווייַל טיפּ וו דעוויסעס אַרייַננעמען פילע פאַרשידענע כייראַרקאַקאַל העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס, פילע פאַרשידענע סענסינג מעקאַניזאַמז האָבן שוין פארגעלייגט.אין אַ טיפּ III סענסערי סטרוקטור, די קאַנדאַקשאַן קאַנאַל איז דאַמאַנייטאַד דורך אַ העטעראָדזשונקטיאָן געשאפן אין די העטעראָדזשונקטיאָן, און דער מערקונג מעקאַניזאַם איז גאָר אַנדערש.דעריבער, עס איז וויכטיק צו באַשטימען די ענדערונג אין די הייך פון די העטעראָדזשונקטיאָן שלאַבאַן נאָך ויסשטעלן פון די ציל גאַז צו די טיפּ III סענסער.מיט דעם פּלאַן, זיך-פּאַוערד פאָטאָוואָלטאַיק גאַז סענסאָרס קענען זיין געמאכט צו רעדוצירן מאַכט קאַנסאַמשאַן.אָבער, זינט די קראַנט פאַבריקיישאַן פּראָצעס איז גאַנץ קאָמפּליצירט און די סענסיטיוויטי איז פיל נידעריקער ווי בעקאַבאָלעדיק מאָס-באזירט טשעמאָ-ריזיסטיוו גאַז סענסאָרס, עס איז נאָך אַ פּלאַץ פון פּראָגרעס אין דער פאָרשונג פון זיך-פּאַוערד גאַז סענסאָרס.
די הויפּט אַדוואַנטידזשיז פון גאַז מאָס סענסאָרס מיט כייעראַרקאַקאַל העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס זענען די גיכקייַט און העכער סענסיטיוויטי.אָבער, עטלעכע שליסל פּראָבלעמס פון MOS גאַז סענסאָרס (למשל, הויך אַפּערייטינג טעמפּעראַטור, לאַנג-טערמין פעסטקייַט, נעבעך סעלעקטיוויטי און רעפּראָדוסיביליטי, הומידיטי יפעקץ, אאז"ו ו) נאָך עקסיסטירן און דאַרפֿן צו זיין גערעדט איידער זיי קענען זיין געוויינט אין פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז.מאָדערן מאָס גאַז סענסאָרס טיפּיקלי אַרבעטן אין הויך טעמפּעראַטורעס און פאַרנוצן אַ פּלאַץ פון מאַכט, וואָס אַפעקץ די לאַנג-טערמין פעסטקייַט פון די סענסער.עס זענען צוויי פּראָסט אַפּראָוטשיז צו סאַלווינג דעם פּראָבלעם: (1) אַנטוויקלונג פון נידעריק מאַכט סענסער טשיפּס;(2) אַנטוויקלונג פון נייַ שפּירעוודיק מאַטעריאַלס וואָס קענען אַרבעטן אין נידעריק טעמפּעראַטור אָדער אפילו אין צימער טעמפּעראַטור.איין צוגאַנג צו דער אַנטוויקלונג פון נידעריק-מאַכט סענסער טשיפּס איז צו מינאַמייז די גרייס פון דעם סענסער דורך פּראָדוצירן מיקראָהעאַטינג פּלאַטעס באזירט אויף סעראַמיקס און סיליציום 163.סעראַמיק באזירט מיקראָ באַהיצונג פּלאַטעס פאַרנוצן בעערעך 50-70 מוו פּער סענסער, בשעת אָפּטימיזעד סיליציום באזירט מיקראָ באַהיצונג פּלאַטעס קענען פאַרנוצן ווי קליין ווי 2 מוו פּער סענסער ווען אַפּערייטינג קאַנטיניואַסלי ביי 300 °C163,164.די אַנטוויקלונג פון נייַע סענסינג מאַטעריאַלס איז אַ עפעקטיוו וועג צו רעדוצירן מאַכט קאַנסאַמשאַן דורך לאָוערינג די אַפּערייטינג טעמפּעראַטור, און קענען אויך פֿאַרבעסערן סענסער פעסטקייַט.ווי די גרייס פון די מאָס האלט צו זיין רידוסט צו פאַרגרעסערן די סענסיטיוויטי פון די סענסער, די טערמאַל פעסטקייַט פון די מאָס ווערט מער פון אַ אַרויסרופן, וואָס קענען פירן צו דריפט אין די סענסער סיגנאַל 165.אין דערצו, הויך טעמפּעראַטור פּראַמאָוץ די דיפיוזשאַן פון מאַטעריאַלס אין די העטעראָ צובינד און די פאָרמירונג פון געמישט פייזאַז, וואָס אַפעקץ די עלעקטראָניש פּראָפּערטיעס פון די סענסער.די ריסערטשערז באַריכט אַז די אָפּטימום אַפּערייטינג טעמפּעראַטור פון די סענסער קענען זיין רידוסט דורך סאַלעקטינג פּאַסיק סענסינג מאַטעריאַלס און דעוועלאָפּינג MOS העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס.די זוכן פֿאַר אַ נידעריק-טעמפּעראַטור אופֿן פֿאַר פּראָדוצירן העכסט קריסטאַליין מאָס העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס איז אן אנדער פּראַמאַסינג צוגאַנג צו פֿאַרבעסערן פעסטקייַט.
די סעלעקטיוויטי פון מאָס סענסאָרס איז אן אנדער פּראַקטיש אַרויסגעבן ווייַל פאַרשידענע גאַסאַז קאָואַגזיסט מיט די ציל גאַז, בשעת מאָס סענסאָרס זענען אָפט שפּירעוודיק צו מער ווי איין גאַז און אָפט ויסשטעלונג קרייַז סענסיטיוויטי.דעריבער, ינקריסינג די סעלעקטיוויטי פון די סענסער צו די ציל גאַז ווי געזונט ווי צו אנדערע גאַסאַז איז קריטיש פֿאַר פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז.אין די לעצטע עטלעכע יאָרצענדלינג, די ברירה איז טיילווייז אַדזשאַסטיד דורך בנין אַרייז פון גאַז סענסאָרס גערופֿן "עלעקטראָניש נאָסעס (E- נאָז)" אין קאָמבינאַציע מיט קאַמפּיוטיישאַנאַל אַנאַליסיס אַלגערידאַמז אַזאַ ווי טריינינג וועקטאָר קוואַנטיזאַטיאָן (LVQ), הויפּט קאָמפּאָנענט אַנאַליסיס (PCA), וכו' ע.געשלעכט פּראָבלעמס.טייל קלענסטער סקוואַרעס (PLS), אאז"ו ו 31, 32, 33, 34. צוויי הויפּט סיבות (די נומער פון סענסאָרס, וואָס זענען ענג שייַכות צו די טיפּ פון סענסינג מאַטעריאַל, און קאַמפּיוטיישאַנאַל אַנאַליסיס) זענען קריטיש צו פֿאַרבעסערן די פיייקייט פון עלעקטראָניש נאָסעס צו ידענטיפיצירן גאַסאַז169.אָבער, ינקריסינג די נומער פון סענסאָרס יוזשאַוואַלי ריקווייערז פילע קאָמפּלעקס מאַנופאַקטורינג פּראַסעסאַז, אַזוי עס איז קריטיש צו געפֿינען אַ פּשוט אופֿן צו פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון עלעקטראָניש נאָסעס.אין אַדישאַן, מאָדיפיצירן די מאָס מיט אנדערע מאַטעריאַלס קענען אויך פאַרגרעסערן די סעלעקטיוויטי פון די סענסער.למשל, סעלעקטיוו דיטעקשאַן פון H2 קענען זיין אַטשיווד רעכט צו דער גוט קאַטאַליטיק טעטיקייט פון מאָס מאַדאַפייד מיט NP Pd.אין די לעצטע יאָרן, עטלעכע ריסערטשערז האָבן קאָוטאַד די MOS MOF ייבערפלאַך צו פֿאַרבעסערן סענסער סעלעקטיוויטי דורך גרייס יקסקלוזשאַן 171,172.ינספּייערד דורך דעם אַרבעט, מאַטעריאַל פאַנגקשאַנאַליזיישאַן קען עפעס סאָלווע די פּראָבלעם פון סעלעקטיוויטי.אָבער, עס איז נאָך אַ פּלאַץ פון אַרבעט צו זיין געטאן אין טשוזינג די רעכט מאַטעריאַל.
די ריפּיטאַביליטי פון די קעראַקטעריסטיקס פון סענסאָרס מאַניאַפאַקטשערד אונטער די זעלבע טנאָים און מעטהאָדס איז אן אנדער וויכטיק פאָדערונג פֿאַר גרויס-וואָג פּראָדוקציע און פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז.טיפּיקאַללי, סענטריפוגאַטיאָן און דיפּינג מעטהאָדס זענען נידעריק-קאָסטן מעטהאָדס פֿאַר פּראָדוצירן הויך טרופּוט גאַז סענסאָרס.אָבער, בעשאַס די פּראַסעסאַז, די שפּירעוודיק מאַטעריאַל טענדז צו אַגגרעגירן און די שייכות צווישן די שפּירעוודיק מאַטעריאַל און די סאַבסטרייט ווערט שוואַך 68, 138, 168. ווי אַ רעזולטאַט, די סענסיטיוויטי און פעסטקייַט פון די סענסער פאַרערגערן באטייטיק, און די פאָרשטעלונג ווערט רעפּראָדוסיבלע.אנדערע פאַבריקיישאַן מעטהאָדס אַזאַ ווי ספּאַטערינג, ALD, פּולסעד לאַזער דעפּאַזישאַן (PLD) און פיזיש פארע דעפּאַזישאַן (PVD) לאָזן די פּראָדוקציע פון ​​ביילייַער אָדער מולטילייַער מאָס פילמס גלייַך אויף מוסטערד סיליציום אָדער אַלומאַנאַ סאַבסטרייץ.די טעקניקס ויסמיידן אַקיומיאַליישאַן פון שפּירעוודיק מאַטעריאַלס, ינשור סענסער רעפּראָדוסיביליטי און באַווייַזן די פיזאַבילאַטי פון גרויס-וואָג פּראָדוקציע פון ​​פּלאַנער דין פילם סענסאָרס.אָבער, די סענסיטיוויטי פון די פלאַך פילמס איז בכלל פיל נידעריקער ווי אַז פון 3D נאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס רעכט צו זייער קליין ספּעציפיש ייבערפלאַך שטח און נידעריק גאַז לעדוירעס41,174.ניו סטראַטעגיעס פֿאַר גראָוינג מאָס העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס אין ספּעציפיש לאָוקיישאַנז אויף סטראַקטשערד מיקראָאַרייז און פּונקט קאַנטראָולינג די גרייס, גרעב און מאָרפאָלאָגי פון שפּירעוודיק מאַטעריאַלס זענען קריטיש פֿאַר נידעריק-פּרייַז פאַבריקיישאַן פון וואַפער-מדרגה סענסאָרס מיט הויך רעפּראָדוסיביליטי און סענסיטיוויטי.פֿאַר בייַשפּיל, Liu et al.174 פארגעלייגט אַ קאַמביינד שפּיץ-אַראָפּ און דנאָ-אַרויף סטראַטעגיע פֿאַר פאַבריקייטינג הויך-טרופּוט קריסטאַלליטעס דורך גראָוינג אין סיטו ני (אָה) 2 נאַנאָוואַללס אין ספּעציפיש לאָוקיישאַנז..וואַפערס פֿאַר מיקראָבורנערס.
אין דערצו, עס איז אויך וויכטיק צו באַטראַכטן די ווירקונג פון הומידיטי אויף די סענסער אין פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז.וואַסער מאַלאַקיולז קענען קאָנקורירן מיט זויערשטאָף מאַלאַקיולז פֿאַר אַדסאָרפּטיאָן זייטלעך אין סענסער מאַטעריאַלס און ווירקן די סענסער ס פֿאַראַנטוואָרטלעכקייט פֿאַר די ציל גאַז.ווי זויערשטאָף, וואַסער אקטן ווי אַ מאַלאַקיול דורך פיזיש סאָרפּטיאָן, און קענען אויך עקסיסטירן אין די פאָרעם פון הידראָקסיל ראַדאַקאַלז אָדער הידראָקסיל גרופּעס אין אַ פאַרשיידנקייַט פון אַקסאַדיישאַן סטיישאַנז דורך כעמיסאָרפּטיאָן.אין דערצו, רעכט צו דער הויך מדרגה און בייַטעוודיק הומידיטי פון די סוויווע, אַ פאַרלאָזלעך ענטפער פון די סענסער צו די ציל גאַז איז אַ גרויס פּראָבלעם.עטלעכע סטראַטעגיעס זענען דעוועלאָפּעד צו אַדרעס דעם פּראָבלעם, אַזאַ ווי גאַז פּרעקאַנסאַנטריישאַן177, נעץ פאַרגיטיקונג און קרייַז-ריאַקטיוו לאַטאַס מעטהאָדס178, ווי געזונט ווי דרייינג מעטהאָדס179,180.אָבער, די מעטהאָדס זענען טייַער, קאָמפּליצירט און רעדוצירן די סענסיטיוויטי פון די סענסער.עטלעכע ביליק סטראַטעגיעס זענען פארגעלייגט צו פאַרשטיקן די יפעקץ פון הומידיטי.פֿאַר בייַשפּיל, דעקערייטינג SnO2 מיט Pd נאַנאָפּאַרטיקלעס קענען העכערן די קאַנווערזשאַן פון אַדסאָרבעד זויערשטאָף אין אַניאָניק פּאַרטיקאַלז, בשעת פאַנגקשאַנאַלייזינג SnO2 מיט מאַטעריאַלס מיט הויך קירבות פֿאַר וואַסער מאַלאַקיולז, אַזאַ ווי NiO און CuO, זענען צוויי וועגן צו פאַרמייַדן נעץ אָפענגיקייַט אויף וואַסער מאַלאַקיולז..סענסאָרס 181, 182, 183. אין דערצו, די ווירקונג פון הומידיטי קענען אויך זיין רידוסט דורך ניצן הידראָפאָביק מאַטעריאַלס צו פאָרעם כיידראָופאָביק סערפאַסיז36,138,184,185.אָבער, די אַנטוויקלונג פון נעץ-קעגנשטעליק גאַז סענסאָרס איז נאָך אין אַ פרי בינע, און מער אַוואַנסירטע סטראַטעגיעס זענען פארלאנגט צו אַדרעס די ישוז.
אין מסקנא, ימפּרווומאַנץ אין דיטעקשאַן פאָרשטעלונג (למשל סענסיטיוויטי, סעלעקטיוויטי, נידעריק אָפּטימום אַפּערייטינג טעמפּעראַטור) זענען אַטשיווד דורך קריייטינג MOS העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס, און פאַרשידן ימפּרוווד דיטעקשאַן מעקאַניזאַמז זענען פארגעלייגט.ווען איר לערנען די סענסינג מעקאַניזאַם פון אַ באַזונדער סענסער, די דזשיאַמעטריק סטרוקטור פון די מיטל מוזן אויך זיין גענומען אין חשבון.פאָרשונג אין נייַע סענסינג מאַטעריאַלס און פאָרשונג אין אַוואַנסירטע פאַבריקיישאַן סטראַטעגיעס וועט זיין פארלאנגט צו ווייַטער פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון גאַז סענסאָרס און אַדרעס די רוען טשאַלאַנדזשיז אין דער צוקונפֿט.פֿאַר קאַנטראָולד טונינג פון סענסער קעראַקטעריסטיקס, עס איז נייטיק צו סיסטאַמאַטיקלי בויען די שייכות צווישן די סינטעטיש אופֿן פון סענסער מאַטעריאַלס און די פונקציע פון ​​העטעראָנאַנאָסטרוקטורעס.אין אַדישאַן, די לערנען פון ייבערפלאַך ריאַקשאַנז און ענדערונגען אין העטעראָ ינטערפייסיז ניצן מאָדערן קעראַקטעריסטיקס מעטהאָדס קענען העלפֿן ילוסיד די מעקאַניזאַמז פון זייער מערקונג און צושטעלן רעקאַמאַנדיישאַנז פֿאַר דער אַנטוויקלונג פון סענסאָרס באזירט אויף העטעראָנאָסטראַקטשערד מאַטעריאַלס.צום סוף, די לערנען פון מאָדערן סענסער פאַבריקיישאַן סטראַטעגיעס קען לאָזן די פאַבריקיישאַן פון מיניאַטורע גאַז סענסאָרס אויף די ווייפער מדרגה פֿאַר זייער ינדאַסטריאַל אַפּלאַקיישאַנז.
Genzel, NN עט על.א לאַנדזשאַטודאַנאַל לערנען פון דרינענדיק ניטראָגען דייאַקסייד לעוועלס און רעספּעראַטאָרי סימפּטאָמס אין קינדער מיט אַזמאַ אין שטאָטיש געביטן.קוואַרטאַל.געזונט פּערספּעקטיוו.116, 1428-1432 (2008).