Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Наноструктуры станната цинка для газовых сенсоров с высоким быстродействием

З.В. Шомахов1, С.С. Налимова2, Б.З. Шурдумов1, А.И. Максимов2, В.А. Мошников2

1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
2 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.726

Оригинальная статья

Аннотация: Рассмотрены возможности использования наноструктур станната цинка в качестве чувствительных элементов газовых сенсоров с высоким быстродействием, которые представляют большой интерес для использования в самых разных областях применения от обнаружения токсичных веществ до мониторинга качества воздуха или медицинской диагностики. Синтез наноструктур станната цинка проводили при гидротермальной обработке наностержней станната цинка в растворе станната калия и мочевины при различных концентрациях прекурсоров. Химический состав поверхности образцов проанализирован методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Показано, что в результате гидротермальной обработки на поверхности наностержней оксида цинка появляются ионы Sn4+. Исследование газочувствительных характеристик проведено при воздействии паров изопропилового спирта при температурах 156°С и 310°С. Показано, что максимальный отклик при 310°С к 1000 млн−1 изопропилового спирта составляет 8,24. При этом образцы станната цинка обладают высоким быстродействием в 23 с.

Ключевые слова: оксид цинка, станнат цинка, газовые сенсоры, наноструктуры, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

  • Шомахов Замир Валериевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры электроники и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Налимова Светлана Сергеевна – к.ф.-м.н., доцент кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
  • Шурдумов Беслан Замирович – студент 2 курса Института информатики, электроники и робототехники, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Максимов Александр Иванович – к.ф.-м.н., доцент кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
  • Мошников Вячеслав Алексеевич – д.ф.-м.н., профессор кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Ссылка на статью:

Шомахов, З.В. Наноструктуры станната цинка для газовых сенсоров с высоким быстродействием / З.В. Шомахов, С.С. Налимова, Б.З. Шурдумов, А.И. Максимов, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 726-735. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.726.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Dey, A. Semiconductor metal oxide gas sensors: a review / A. Dey // Materials Science and Engineering B. ‒ 2018. ‒ V. 229. ‒ P. 206-217. DOI: 10.1016/j.mseb.2017.12.036.
2. Saleh, T.A. Recent trends in the design of chemical sensors based on graphene–metal oxide nanocomposites for the analysis of toxic species and biomolecules / T.A. Saleh, G. Fadillah // TrAC Trends in Analytical Chemistry. – 2019. – V. 120. – Art. № 115660. DOI: 10.1016/j.trac.2019.115660.
3. Amiri, V. Nanostructured metal oxide-based acetone gas sensors: a review / V. Amiri, H. Roshan, A. Mirzaei, G. Neri, A.I. Ayesh // Sensors. ‒ 2020. ‒ V. 20. ‒ I. 11. ‒ Art. № 3096. ‒ 25 p. DOI: 10.3390/s20113096.
4. Kumbhakar, P. Emerging 2D metal oxides and their applications / P. Kumbhakar, C.C. Gowda, P.L. Mahapatra et al. // Materials Today. ‒ 2021. ‒ V. 45. ‒ P. 142-168. DOI: 10.1016/j.mattod.2020.11.023.
5. Налимова, С.С. Управление функциональным составом поверхности и улучшение газочувствительных свойств металлооксидных сенсоров посредством электронно-лучевой обработки / С.С. Налимова, С.В. Мякин, В.А. Мошников // Физика и химия стекла. ‒ 2016. ‒ Т. 42. ‒ № 6. ‒ С. 773-780.
6. Bobkov, A. The multisensor array based on grown-on-chip zinc oxide nanorod network for selective discrimination of alcohol vapors at sub-ppm range / A. Bobkov, V. Moshnikov, A. Varezhnikov et al. // Sensors. ‒ 2019. ‒ V. 19. ‒ I. 19. ‒ Art. № 4265. ‒ 13 p. DOI: 10.3390/s19194265.
7. Tian, X. Gas sensors based on TiO2 nanostructured materials for the detection of hazardous gases: a review / X. Tian, X. Cui, T. Lai et al. // Nano Materials Science. ‒ 2021. ‒ V. 3. ‒ I. 4. ‒ P. 390–403. DOI: 10.1016/j.nanoms.2021.05.011.
8. Morais, P.V. High gas sensor performance of WO3 nanofibers prepared by electrospinning / P.V. Morais, P.H. Suman, R.A. Silva, M.O. Orlandi // Journal of Alloys and Compounds. ‒ 2021. ‒ V. 864. ‒ Art. № 158745. ‒ 8 p. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.158745.
9. Налимова С.С. Современное состояние исследований в области синтеза и применения станната цинка / С.С. Налимова, А.И. Максимов, Л.Б. Матюшкин, В.А. Мошников // Физика и химия стекла. ‒ 2019. ‒ Т. 45. ‒ № 4. ‒ С. 311-325. DOI: DOI: 10.1134/S0132665119040097.
10. Hung, C.M. Comparative effects of synthesis parameters on the NO2 gas-sensing performance of on-chip grown ZnO and Zn2SnO4 nanowire sensors / C.M. Hung, H.V. Phuong, N.V. Duy, N.D. Hoa, N.V. Hieu // Journal of Alloys and Compounds. ‒ 2018. ‒ V. 765. ‒ P. 1237-1242. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.06.184.
11. Шомахов, З.В. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия поверхностных слоев ограненных наностержней оксида цинка / З.В. Шомахов, С.С. Налимова, А.А. Бобков, В.А. Мошников // Известия высших учебных заведений. Электроника. ‒ 2021. ‒ Т. 26. ‒ № 6. ‒ С. 481-490. DOI: 10.24151/1561-5405-2021-26-6-481-490.
12. Налимова, С.С. Синтез и исследование газочувствительных наноструктур системы Zn-Sn-O / С.С. Налимова, З.В. Шомахов, К.Н. Пунегова, А.А. Рябко, А.И. Максимов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. ‒ 2021. ‒ Вып. 13. ‒ С. 910-918. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.910.
13. Шомахов, З.В. Исследование микроструктуры и состава модифицированных наночастицами серебра слоев диоксида олова / З.В. Шомахов, С.С. Налимова, Р.М. Калмыков, К. Аубекеров, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. ‒ 2021. ‒ Вып. 13. ‒ С. 447-456. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.447.
14. Shankar, P. Gas sensing mechanism of metal oxides: The role of ambient atmosphere, type of semiconductor and gases – a review / P. Shankar, J. Bosco, B. Rayappan // Science Letters Journal. ‒ 2015. ‒ V. 4. ‒ Art. № 126. ‒ 18 p.
15. Karpova, S.S. Исследование влияния кислотно-основных свойств поверхности оксидов ZnO, Fe2O3 и ZnFe2O4 на их газочувствительность по отношению к парам этанола / S.S. Karpova, V.A. Moshnikov, A.I. Maksimov, S.V. Mjakin, N.E. Kazantseva // Физика и техника полупроводников. ‒ 2013. ‒ Т. 47. ‒ Вып. 8. ‒ С. 1022-1026.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒