Особенности функционирования газового сенсора на основе SnO2
Ю.Я. Гафнер, Д.А. Рыжкова
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.814
Оригинальная статья
Аннотация: Современная индустрия с каждым годом наращивает количество технологических процессов с использованием химических веществ повышенной опасности. Поэтому для бесперебойной работы персонала необходимо минимизировать возможные последствия утечки данных веществ, но для этого, в первую очередь, требуется четкое определение в воздухе предельно допустимой концентрации того или иного опасного вещества. В последние десятилетие в качестве активных элементов для газовых сенсоров стали использовать наноматериалы различного вида и наибольшую популярность у исследователей приобрели газовые сенсоры на основе оксида олова. В данной работе были исследованы типичные реакции взаимодействия поверхности нанокомпактированного слоя SnO2 с некоторыми детектируемыми газами. Показано, что с ростом концентрации определяемого газа вследствие его химической абсорбции захваченные ранее кислородом электроны высвобождаются, что приводит к росту числа наночастиц в проводящем состоянии. Данная особенность позволяет использовать нанокомпактированный слоя SnO2 для определения в атмосфере моно- и диоксида азота.
Ключевые слова: абсорбция, полупроводники, нанокомпактированный материал, газовые сенсоры, моделирование
- Гафнер Юрий Яковлевич – д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
- Рыжкова Дарья Антоновна – аспирант третьего года обучения, старший преподаватель кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Гафнер, Ю.Я. Особенности функционирования газового сенсора на основе SnO2 / Ю.Я. Гафнер, Д.А. Рыжкова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 814-822. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.814.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Нанотехнологии в электронике – 3.1 / под ред. Ю.А. Чаплыгин. – М.: Техносфера, 2015. – 480 с.
2. Wang, C. Detection of H2S down to ppb levels at room temperature using sensors based on ZnO nanorods / C. Wang, X. Chu, M. Wu // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2006. – V. 113. – I. 1. – P. 320-323. DOI: 10.1016/j.snb.2005.03.011.
3. Deshpande, N.G. Studies on tin oxide-intercalated polyaniline nanocomposite for ammonia gas sensing applications / N.G. Deshpande, Y. G. Gudage, R. Sharma, J. C. Vyas, J. B. Kim, Y. P. Lee // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2009. – V. 138. – I. l. – P. 76-84. DOI: 10.1016/j.snb.2009.02.012.
4. Robertson, J. Electronic structures of SnO2, GeO2, PdO2, TeO2 and MgF2 / J. Robertson // Journal of Physics C: Solid State Physics. 1979. – V. 12. – № 22. – P. 4767-4776. DOI: 10.1088/0022-3719/12/22/018.
5. Eicker, H. Untersuchung neuer Meßverfahren mit Metalloxidhalbleitern zur Überwachung von KohlenoxidKonzentrationen [ Α study of new measuring techniques with metal oxide semiconductors designed to monitor carbon oxide concentrations] / H. Eicker, Η.J. Kartenberg, Η. Jacob // Technisches Messen. – 1981. – V. 48. – I. JG. – P. 421-430. DOI: 10.1524/teme.1981.48.jg.421.
6. Kelleter, J. Künstliche nase für gasförmige emissionen aus unvollständiger verbrennung, aufbau und erprobung eines multi-gassensor-system / J. Kelleter. Dissertationsschrift zur Erladung des Doktorgrades am Institut für Angewandte Physik der Justus-Liebig-Universität Gieße: Shaker Verlag, 1997. – 115 p.
7. Ruhland, B. Gas-kinetic interactions of nitrous oxides with SnO2 surfaces / B. Ruhland, Th. Becker, G. Müller // Sensors and Actuators B-chemical. – 1998. – V. 50. – I. 1. – P. 85-94. DOI: 10.1016/S0925-4005(98)00160-9.
8. Hollemann, A.F. Lehrbuch der anorganische chemie / A.F. Hollemann, E. Wilberg, N. Wilberg. – Berlin, Boston: de Gruyer, 1995. – 1480 p. DOI: 10.1515/9783110838176.
9. Редель, Л.В. Компьютерный анализ сенсорных свойств наноструктурированных SnO2 пленок. 3. Анализ восприимчивости SnO2 сенсора к угарному газу / Л. В. Редель, С. Л. Гафнер // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2017. – Вып. 9. – С. 397-403. DOI: 10.26456/pcascnn/2017.9.397.
10. 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.