Распознавание газовоздушных смесей с помощью одиночного сенсора газа на основе нитевидных нанокристаллов диоксида олова
Д.А. Тимошенко, И.В. Синёв, В.В. Симаков, Н.А. Клычков
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.796
Оригинальная статья
Аннотация: Нитевидные нанокристаллы диоксида олова были выращены методом физического осаждения из паровой фазы и перенесены на контактную систему методом замороженной капли. Полученные сенсоры обладают газочувствительностью, воздействие паров газов-восстановителей приводит к увеличению их проводимости. Показано, что существует долговременный дрейф проводимости сенсора при воздействии пробы. Исследована концентрационная зависимость чувствительности сенсора к парам этанола, ацетона и пропанол-2 при температуре 300°С. На основе анализа концентрационных зависимостей проводимости рассчитаны энергии десорбции частиц, а также положения донорных уровней, индуцированных при адсорбции газов-восстановителей, относительно акцепторного уровня кислорода. Показано, что рассчитанные параметры имеют существенно меньший по сравнению с проводимостью временной дрейф. Использование указанных параметров позволяет распознавать газовоздушные смеси, т.е. однозначно отнести одну из трех исследованных проб к её классу.
Ключевые слова: нитевидные нанокристаллы, диоксид олова, распознавание газов, полупроводниковый сенсор газа, газочувствительность
- Тимошенко Дмитрий Александрович – студент аспирантуры кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Синёв Илья Владимирович – к.ф.-м.н., доцент кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Симаков Вячеслав Владимирович – д.т.н., профессор кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Клычков Никита Александрович – студент магистратуры кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
Ссылка на статью:
Тимошенко, Д.А. Распознавание газовоздушных смесей с помощью одиночного сенсора газа на основе нитевидных нанокристаллов диоксида олова / Д.А. Тимошенко, И.В. Синёв, В.В. Симаков, Н.А. Клычков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 796-801. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.796.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Kwon, Y.J. Enhancement of gas sensing properties by the functionalization of ZnO -branched SnO2 nanowires with Cr2O3 nanoparticles / Y.J. Kwon, S.Y. Kang, A. Mirzaei et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2017. – V. 249. – P. 656-666. DOI: 10.1016/j.snb.2017.04.053.
2. Bang, J.H. Selective NO2 sensor based on Bi2O3 branched SnO2 nanowires / J.H. Bang, M.S. Choi, A. Mirzaei et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2018. – V. 274. – P. 356-369. DOI: 10.1016/j.snb.2018.07.158.
3. Корабель, М.Д. Принципы создания виртуальной мультисенсорной системы для распознавания газовых смесей / М.Д. Корабель, И.В. Синёв, Д.А. Шикунов и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – C. 827-835. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.827.
4. Krivetskiy, V. Selective detection of individual gases and CO/H2 mixture at low concentrations in air by single semiconductor metal oxide sensors working in dynamic temperature mode / V. Krivetskiy, A. Efitorov, A. Arkhipenko // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2018. – V. 254. – P. 502-513. DOI: 10.1016/j.snb.2017.07.100.
5. Heilig, A. Gas identification by modulating temperatures of SnO2 -based thick film sensors // Sensors and Actuators B: Chemical. – 1997. – V. 43. – I. 1-3. – P. 45-51. DOI: 10.1016/S0925-4005(97)00096-8.
6. Krivetskiy, V. Chemically modified nanocrystalline SnO2 -based materials for nitrogen containing gases detection using gas sensor array / V. Krivetskiy, I. Malkov, A. Garshev et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2017. – V. 691. – P. 514-523. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.08.275.
7. Sysoev, V.V. Textured tin dioxide films for gas recognition microsystems / V.V. Sysoev, N.I. Kucherenko, V.V. Kissin // Technical Physics Letters. – 2004. – V. 30. – I. 9. – P. 759-761. DOI: 10.1134/1.1804588.
8. Simakov, V.V. Gas identification by quantitative analysis of conductivity-vs-concentration dependence for SnO2 sensors / V. Simakov, A. Voroshilov, A. Grebennikov et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2009. – V. 137. – I. 2. – pp. 456-461. DOI: 10.1016/j.snb.2009.01.005.
9. Тимошенко, Д.А. Создание сенсора газа на основе нитевидных нанокристаллов диоксида олова / Д.А. Тимошенко, И.В. Синёв, В.В. Симаков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 731-737. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.731.
10. Синёв, И.В. Влияние освещения на распознавательную способность мультисенсорных микросистем на основе нитевидных нанокристаллов диоксида олова / И.В. Синёв, Н.А. Клычков, Д.А. Тимошенко, В.В. Симаков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 713-721. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.713.