Ke ulu nei ka hoʻomohala ʻana o ka hana kiʻekiʻe, portable a me ka miniaturized gas sensors i ka hoʻonui ʻana i ka nānā ʻana i nā ʻano o ka nānā ʻana i ke kaiapuni, palekana, nā diagnostics olakino a me ka mahiʻai.Ma waena o nā mea hana ʻike like ʻole, ʻo ka metal-oxide-semiconductor (MOS) chemo-resistive gas sensor ka mea i makemake nui ʻia no nā noi ʻoihana ma muli o ko lākou kūpaʻa kiʻekiʻe, ke kumu kūʻai haʻahaʻa, a me ka ʻike kiʻekiʻe.ʻO kekahi o nā ala koʻikoʻi e hoʻomaikaʻi hou i ka hana o ka sensor ʻo ia ka hana ʻana i nā heterojunctions MOS-based nanosized (hetero-nanostructured MOS) mai nā nanomaterials MOS.Eia naʻe, ʻokoʻa ke ʻano o ka ʻike ʻana o kahi sensor MOS heteronanostructured me kahi mea ʻike kinoea MOS hoʻokahi, no ka mea paʻakikī loa.Hoʻopili ʻia ka hana sensor e nā ʻāpana like ʻole, me nā waiwai kino a me nā mea kemika o ka mea maʻalahi (e like me ka nui o ka palaoa, ka nui o nā hemahema, a me nā hakahaka o ka oxygen), ka mahana hana, a me ke ʻano o ka hāmeʻa.Hōʻike kēia loiloi i kekahi mau manaʻo no ka hoʻolālā ʻana i nā mea ʻike kinoea hana kiʻekiʻe ma o ka nānā ʻana i ka mīkini ʻike o nā mea ʻike MOS nanostructured heterogeneous.Eia kekahi, ua kūkākūkā ʻia ka mana o ka hoʻolālā geometric o ka hāmeʻa, i hoʻoholo ʻia e ka pilina ma waena o ka mea koʻikoʻi a me ka electrode hana.No ke aʻo ʻana i ka ʻōnaehana sensor, hoʻolauna a kūkākūkā kēia ʻatikala i ke ʻano maʻamau o ka ʻike ʻana i ʻekolu mau ʻano geometric maʻamau o nā hāmeʻa e pili ana i nā mea heteronanostructured like ʻole.E lilo ana kēia hiʻohiʻona i alakaʻi no ka poʻe heluhelu i ka wā e hiki mai ana e aʻo ana i nā mīkini koʻikoʻi o nā mea ʻike kinoea a hoʻomohala i nā mea ʻike kinoea hana kiʻekiʻe.
ʻO ka hoʻohaumia ʻana o ka ea he pilikia koʻikoʻi nui a he pilikia koʻikoʻi koʻikoʻi ka honua e hoʻoweliweli i ka pono o nā kānaka a me nā mea ola.ʻO ka inhalation o nā mea hoʻohaumia kinoea hiki ke hoʻoulu i nā pilikia olakino e like me ka maʻi hanu, ka maʻi ʻaʻai māmā, ka maʻi leukemia a hiki i ka make mua1,2,3,4.Mai ka makahiki 2012 a hiki i ka 2016, ua hōʻike ʻia ua make nā miliona o ka poʻe i ka haumia o ka ea, a i kēlā me kēia makahiki, ʻike ʻia nā piliona kānaka i ka maikaʻi ʻole o ka ea5.No laila, he mea nui ka hoʻomohala ʻana i nā mea ʻike kinoea lawe lima a liʻiliʻi i hiki ke hāʻawi i ka manaʻo manawa maoli a me ka hana ʻike kiʻekiʻe (e laʻa, sensitivity, selectivity, stability, and response and recovery times).Ma waho aʻe o ka nānā ʻana i ke kaiapuni, he kuleana koʻikoʻi nā mea ʻike kinoea i ka palekana6,7,8, diagnostics medical9,10, aquaculture11 a me nā māla ʻē aʻe12.
I kēia lā, ua hoʻolauna ʻia kekahi mau mea ʻike kinoea portable e pili ana i nā ʻano hana ʻike like ʻole, e like me optical13,14,15,16,17,18, electrochemical19,20,21,22 a me nā sensors resistive chemical23,24.Ma waena o lākou, ʻoi aku ka kaulana o ka metal-oxide-semiconductor (MOS) chemical resistive sensors i nā noi pāʻoihana ma muli o ko lākou kūpaʻa kiʻekiʻe a me ke kumukūʻai haʻahaʻa25,26.Hiki ke hoʻoholo ʻia ka ʻike ʻana i ka hoʻololi ʻana o ke kū'ē MOS.I ka makahiki 1960, ua hōʻike ʻia nā mea ʻike kinoea chemo-resistive mua e pili ana i nā kiʻi ʻoniʻoni ʻoniʻoni ZnO, e hoʻoulu ai i ka hoihoi nui i ke kahua o ka ʻike kinoea27,28.I kēia lā, hoʻohana ʻia nā MOS like ʻole e like me nā mea pili kinoea, a hiki ke hoʻokaʻawale ʻia i ʻelua mau ʻāpana e pili ana i ko lākou mau waiwai kino: n-type MOS me nā electrons e like me ka hapa nui o nā mea lawe ukana a me ka p-type MOS me nā lua e like me ka hapa nui o nā mea lawe uku.nā mea lawe uku.Ma keʻano laulā, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka p-type MOS ma mua o ka n-type MOS no ka mea ʻo ka pane inductive o ka p-type MOS (Sp) e like me ke kumu huinahā o ka n-type MOS (\(S_p = \sqrt { S_n}\ ) ) ma nā manaʻo like (no ka laʻana, ke ʻano hoʻohālike like a me ka hoʻololi like ʻana o ka piko o nā kaula i ka lewa) 29,30.Eia nō naʻe, ke kū nei nā mea ʻike MOS hoʻokahi-base i nā pilikia e like me ka lawa ʻole o ka palena ʻike, haʻahaʻa haʻahaʻa a me ke koho ʻana i nā noi kūpono.Hiki ke hoʻoponopono ʻia nā pilikia koho i kekahi ʻano ma o ka hana ʻana i nā ʻano o nā mea ʻike (i kapa ʻia ʻo "electronic noses") a me ka hoʻokomo ʻana i nā algorithms analysis computational e like me ka training vector quantization (LVQ), principal component analysis (PCA), a me partial least squares (PLS) analysis31 , 32, 33, 34, 35. Eia kekahi, ka hana ʻana o ka haʻahaʻa haʻahaʻa MOS32,36,37,38,39 (eg hoʻokahi-dimensional (1D), 0D a me 2D nanomaterials), a me ka hoʻohana ʻana i nā nanomaterials ʻē aʻe ( e laʻa me MOS40,41,42 , nā nanoparticles metala hanohano (NPs)) 43,44, carbon nanomaterials45,46 a me conductive polymers47,48) e hana i nā heterojunctions nanoscale (ʻo ia hoʻi, heteronanostructured MOS) nā ala ʻē aʻe e hoʻoponopono ai i nā pilikia i luna.Hoʻohālikelike ʻia me nā kiʻiʻoniʻoni MOS mānoanoa maʻamau, hiki i ka MOS haʻahaʻa haʻahaʻa me kahi ākea kikoʻī kiʻekiʻe ke hāʻawi i nā wahi ʻoi aku ka ikaika no ka adsorption kinoea a hoʻomaʻamaʻa i ka diffusion gas36,37,49.Eia kekahi, hiki i ka hoʻolālā ʻana o nā heteronanostructures MOS ke hoʻokani hou i ka halihali lawe ma ka heterointerface, e hopena i nā loli nui o ke kū'ē ʻana ma muli o nā hana hana ʻokoʻa50,51,52.Eia kekahi, hiki i kekahi o nā hopena kemika (e like me ka catalytic activity and synergistic surface reactions) i hana ʻia i ka hoʻolālā ʻana o MOS heteronanostructures hiki ke hoʻomaikaʻi i ka hana sensor. ʻO ka hana sensor, hoʻohana maʻamau nā mea ʻike chemo-resistive hou i ka hoʻāʻo a me ka hewa, ʻo ia ka manawa a me ka pono ʻole.No laila, he mea nui e hoʻomaopopo i ke ʻano o ka ʻike ʻana o nā mea ʻike kinoea e pili ana i ka MOS no ka mea hiki iā ia ke alakaʻi i ka hoʻolālā ʻana o nā mea ʻike kuhikuhi kiʻekiʻe.
I nā makahiki i hala iho nei, ua ulu wikiwiki nā mea ʻike kinoea MOS a ua paʻi ʻia kekahi mau hōʻike ma MOS nanostructures55,56,57, lumi wela kinoea sensors58,59, kūikawā MOS sensor materials60,61,62 a me nā mea ʻike kinoea kūikawā63.ʻO kahi pepa loiloi ma nā Manaʻo ʻē aʻe e kālele ana i ka wehewehe ʻana i ke ʻano o ka ʻike ʻana o nā mea ʻike kinoea e pili ana i nā ʻano kino kino a me nā mea kemika o MOS, me ka hana o nā hakahaka oxygen 64, ke kuleana o nā heteronanostructures 55, 65 a me ka hoʻoili ʻana i ka uku ma heterointerfaces 66. , nui nā ʻāpana ʻē aʻe e pili ana i ka hana sensor, me ka heterostructure, ka nui o ka palaoa, ka wela o ka hana, ka defect density, oxygen vacancies, a me nā mokulele aniani hāmama o ka material sensitive25,67,68,69,70,71.72, 73. Eia naʻe, ʻo ke ʻano geometric (kakaʻikahi i ʻōlelo ʻia) o ka hāmeʻa, i hoʻoholo ʻia e ka pilina ma waena o ka mea ʻike a me ka electrode hana, pili nui i ka naʻau o ka sensor74,75,76 (e ʻike i ka pauku 3 no nā kikoʻī hou aku). .Eia kekahi laʻana,ʻo Kumar et al.Ua hōʻike ʻo 77 i ʻelua mau mea ʻike kinoea e pili ana i ka mea like (e laʻa, ʻelua ʻāpana kinoea sensor e pili ana iā TiO2@NiO a me NiO@TiO2) a ʻike ʻia nā loli like ʻole i ke kūpaʻa kinoea NH3 ma muli o nā geometries ʻokoʻa.No laila, i ka nānā ʻana i kahi mīkini ʻike kinoea, he mea nui e noʻonoʻo i ke ʻano o ka hāmeʻa.Ma kēia loiloi, kālele ka poʻe kākau i nā mīkini ʻike e pili ana i ka MOS no nā ʻano nanostructure heterogeneous a me nā hale hana.Manaʻo mākou hiki i kēia loiloi ke lilo i alakaʻi no ka poʻe heluhelu e makemake ana e hoʻomaopopo a nānā i nā mīkini ʻike kinoea a hiki ke kōkua i ka hoʻomohala ʻana i nā mea ʻike kinoea hana kiʻekiʻe e hiki mai ana.
Ma ka fig.Hōʻike ka 1a i ke kumu hoʻohālike o kahi mīkini ʻike kinoea e pili ana i kahi MOS hoʻokahi.Ke piʻi aʻe ka mahana, ʻo ka adsorption o nā molekala oxygen (O2) ma ka ʻili MOS e huki i nā electrons mai ka MOS a hana i nā ʻano anionic (e like me O2- a me O-).A laila, hoʻokumu ʻia kahi papa hoʻoemi electron (EDL) no kahi MOS ʻano n-type a i ʻole kahi papa hōʻiliʻili puka (HAL) no kahi MOS p-type a laila hana ʻia ma ka ʻili o ka MOS 15, 23, 78. ʻO ka pilina ma waena o O2 a me ka Hoʻokumu ka MOS i ka hui hoʻokele o ka MOS ili e kūlou i luna a hana i kahi pale kūpono.Ma hope iho, ke ʻike ʻia ka mea ʻike i ke kinoea i hoʻopaʻa ʻia, hoʻopili ke kinoea i hoʻopili ʻia ma ka ʻili o ka MOS me nā ʻano oxygen ionic, a i ʻole ka huki ʻana i nā electrons (oxidizing gas) a i ʻole ka hāʻawi ʻana i nā electrons (hoʻemi kinoea).Hiki i ka hoʻoili uila ma waena o ke kinoea i manaʻo ʻia a me ka MOS ke hoʻololi i ka laulā o ka EDL a i ʻole HAL30,81 e hopena i ka hoʻololi ʻana i ke kūpaʻa holoʻokoʻa o ka sensor MOS.No ka laʻana, no ka hoʻohaʻahaʻa kinoea, e hoʻoneʻe ʻia nā electrons mai ke kinoea hoʻohaʻahaʻa i kahi n-type MOS, e hopena i kahi EDL haʻahaʻa a haʻahaʻa haʻahaʻa, ʻo ia ka mea i kapa ʻia he ʻano sensor n-type.I ka hoʻokaʻawale ʻana, ke ʻike ʻia kahi MOS p-type i kahi kinoea hoʻemi e hoʻoholo ai i ka ʻano naʻau p-type, emi ka HAL a piʻi ke kū'ē ma muli o ka hāʻawi electron.No nā kinoea hoʻoheheʻe ʻia, ʻokoʻa ka pane ʻana o ka sensor i kēlā no ka hoʻemi ʻana i nā kinoea.
Nā mīkini ʻike kumu no ka n-type a me ka p-type MOS no ka hōʻemi ʻana a me ka hoʻoheheʻe ʻana i nā kinoea b Nā mea nui a me ke kino-kemika a i ʻole nā waiwai waiwai i komo i nā mea ʻike kinoea semiconductor 89
Ma waho aʻe o ka mīkini ʻike kumu, paʻakikī loa nā mīkini ʻike kinoea i hoʻohana ʻia i nā mea ʻike kinoea.No ka laʻana, pono ka hoʻohana maoli ʻana i kahi mea ʻike kinoea e hoʻokō i nā koi he nui (e like me ka sensitivity, selectivity, and stability) ma muli o nā pono o ka mea hoʻohana.Pili loa kēia mau koi i nā waiwai kino a me nā mea kemika o ka mea maʻalahi.No ka laʻana, ua hōʻike ʻo Xu et al.71 i ka loaʻa ʻana o ka ʻike kiʻekiʻe loa i ka SnO2 ma muli o ke anawaena aniani (d) a i ʻole ka liʻiliʻi o ka lōʻihi o Debye (λD) o SnO271.Ke hoʻopau loa ʻia ka d ≤ 2λD, SnO2 ma hope o ka adsorption o nā moleke O2, a ʻoi aku ka nui o ka pane o ka mea ʻike i ke kinoea hoʻemi.Eia kekahi, hiki i nā ʻokoʻa ʻē aʻe ke hoʻopili i ka hana sensor, me ka wela o ka hana ʻana, nā hemahema aniani, a me nā mokulele aniani i ʻike ʻia o ka mea ʻike.ʻO ka mea nui, ua wehewehe ʻia ka mana o ka mahana hana e ka hoʻokūkū hiki ma waena o nā kumukūʻai o ka adsorption a me ka desorption o ke kinoea i manaʻo ʻia, a me ka reactivity ili ma waena o nā molekele kinoea adsorbed a me nā ʻāpana oxygen4,82.ʻO ka hopena o nā hemahema kristal e pili nui ana i ka ʻike o nā hakahaka oxygen [83, 84].Hiki ke hoʻopili ʻia ka hana o ka sensor e nā ʻano hana like ʻole o nā maka aniani hāmama67,85,86,87.Hōʻike nā mokulele aniani hāmama me ka haʻahaʻa haʻahaʻa i nā cations metala i hui ʻole ʻia me ka ikaika kiʻekiʻe, e hāpai ana i ka adsorption o ka ʻili a me ka reactivity88.Hōʻike ka Papa 1 i kekahi mau kumu nui a me kā lākou mau ʻano hana i hoʻomaikaʻi ʻia.No laila, ma ka hoʻoponopono ʻana i kēia mau ʻāpana waiwai, hiki ke hoʻomaikaʻi ʻia ka hana ʻike, a he mea koʻikoʻi e hoʻoholo i nā kumu nui e pili ana i ka hana sensor.
Ua hana ʻo Yamazoe89 a me Shimanoe et al.68,71 i nā haʻawina e pili ana i ke ʻano theoretical o ka manaʻo o ka sensor a ua manaʻo ʻia ʻekolu mau kumu kūʻokoʻa kūʻokoʻa e hoʻoikaika ana i ka hana sensor, ʻo ia hoʻi ka hana receptor, ka hana transducer, a me ka pono (Fig. 1b)..ʻO ka hana receptor e pili ana i ka hiki o ka ʻili MOS ke launa pū me nā molekala kinoea.Pili loa kēia hana i nā waiwai kemika o MOS a hiki ke hoʻomaikaʻi maikaʻi ʻia ma ka hoʻokomo ʻana i nā mea ʻae ʻē aʻe (e laʻa, metala NP a me nā MOS ʻē aʻe).ʻO ka hana transducer e pili ana i ka hiki ke hoʻololi i ka hopena ma waena o ke kinoea a me ka ʻili MOS i kahi hōʻailona uila i hoʻomalu ʻia e nā palena palaoa o ka MOS.No laila, hoʻopili nui ʻia ka hana sensory e ka nui o ka ʻāpana MOC a me ka nui o nā mea hoʻokipa haole.Ua hōʻike ʻo Katoch et al.90 i ka hōʻemi ʻana i ka nui o ka palaoa o ZnO-SnO2 nanofibrils i hoʻokumu ʻia i ka hoʻokumu ʻana o nā heterojunctions he nui a me ka hoʻonui ʻana i ka naʻau, e kūlike me ka hana transducer.Ua hoʻohālikelike ʻo Wang et al.91 i nā ʻano huaʻai like ʻole o Zn2GeO4 a hōʻike i ka piʻi ʻana o 6.5-fold i ka ʻike sensor ma hope o ka hoʻokomo ʻana i nā palena palaoa.ʻO ka mea hoʻohana kekahi kumu hana sensor nui e wehewehe ana i ka loaʻa o ke kinoea i ka hale MOS kūloko.Inā ʻaʻole hiki i nā molekele kinoea ke komo a hana pū me ka MOS kūloko, e hoʻemi ʻia ka naʻau o ka mea ʻike.Pili loa ka pono me ka hohonu diffusion o kekahi kinoea, e pili ana i ka nui pore o ka mea ike.Sakai et al.Ua hoʻohālike ʻo 92 i ka naʻau o ka mea ʻike e hoʻoheheʻe i nā kinoea a ʻike ʻia ʻo ke kaumaha molekala o ke kinoea a me ka radius pore o ka membrane sensor e pili ana i ka naʻau o ka mea ʻike ma nā hohonu hoʻoheheʻe kinoea like ʻole i ka membrane sensor.Hōʻike ka kūkākūkā ma luna nei e hiki ke hoʻomohala ʻia nā mea ʻike kinoea hana kiʻekiʻe ma ke kaupaona ʻana a me ka hoʻonui ʻana i ka hana receptor, ka hana transducer, a me ka pono.
Hoʻomaopopo ka hana ma luna nei i ke ʻano o ka ʻike kumu o kahi MOS hoʻokahi a kūkākūkā i kekahi mau mea e pili ana i ka hana o kahi MOS.Ma waho aʻe o kēia mau mea, hiki ke hoʻomaikaʻi hou i ka hana sensor ma o ka hoʻomaikaʻi nui ʻana i ka sensor a me nā hana hoʻokipa.Eia kekahi, hiki i nā heteronanostructures ke hoʻomaikaʻi hou i ka hana sensor ma o ka hoʻonui ʻana i nā hopena catalytic, hoʻoponopono i ka hoʻoili kālā, a me ka hoʻokumu ʻana i nā pūnaewele adsorption.I kēia lā, ua aʻo ʻia ka nui o nā mea ʻike kinoea e pili ana i nā heteronanostructures MOS e kūkākūkā i nā hana no ka hoʻonui ʻana i ka sensing95,96,97.Miller et al.Ua hōʻuluʻulu ʻo 55 i nā ʻano hana e hoʻomaikaʻi ai i ka naʻau o ka heteronanostructures, me ka pili ʻana i ka ʻili, pili pili, a me ka hilinaʻi ʻana.Ma waena o lākou, paʻakikī loa ka mīkini hoʻonui pili pili i ka uhi ʻana i nā pilina pili āpau i hoʻokahi manaʻo, no ka mea, hiki ke hoʻohana ʻia nā ʻano sensor like ʻole e pili ana i nā mea heteronanostructured (e like me ka nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, etc.) .Schottky knot).ʻO ka maʻamau, hoʻokomo mau ʻia nā mea ʻike heteronanostructured e pili ana i ka MOS ʻelua a ʻoi aʻe paha nā mīkini sensor kiʻekiʻe98,99,100.Hiki i ka hopena synergistic o kēia mau mīkini hoʻonui ke hoʻonui i ka hoʻokipa a me ka hana ʻana o nā hōʻailona sensor.No laila, ʻo ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o ka ʻike ʻana o nā mea ʻike e pili ana i nā mea nanostructured heterogeneous he mea koʻikoʻi i mea e kōkua ai i nā mea noiʻi e hoʻomohala i nā mea ʻike kinoea lalo e like me ko lākou pono.Eia kekahi, hiki i ke ʻano geometric o ka hāmeʻa ke hoʻopilikia nui i ka naʻau o ka sensor 74, 75, 76. I mea e nānā pono ai i ka ʻano o ka mea ʻike, e hōʻike ʻia nā mīkini ʻike o ʻekolu mau mea hana e pili ana i nā mea heteronanostructured like ʻole. a kūkākūkā ʻia ma lalo nei.
Me ka hoʻomohala wikiwiki ʻana o nā mea ʻike kinoea e pili ana i ka MOS, ua noi ʻia nā MOS hetero-nanostructured like ʻole.ʻO ka hoʻoili kālā ma ka heterointerface e pili ana i nā pae Fermi like ʻole (Ef) o nā ʻāpana.Ma ka heterointerface, neʻe nā electrons mai kekahi ʻaoʻao me ka Ef nui a i kekahi ʻaoʻao me ka Ef liʻiliʻi a hiki i kā lākou Fermi pae i hiki i ke kaulike, a me nā lua, ʻo ia hoʻi.A laila hoʻopau ʻia nā mea lawe i ka heterointerface a hana i kahi papa hoʻopau.Ke ʻike ʻia ka sensor i ke kinoea i hoʻopaʻa ʻia, hoʻololi ka heteronanostructured MOS carrier concentration, e like me ke kiʻekiʻe o ka pale, a laila e hoʻonui ai i ka hōʻailona ʻike.Eia kekahi, nā ʻano hana like ʻole o ka hana ʻana i nā heteronanostructures e alakaʻi i nā pilina like ʻole ma waena o nā mea a me nā electrodes, kahi e alakaʻi ai i nā geometries ʻokoʻa like ʻole a me nā mīkini ʻike ʻokoʻa.I loko o kēia loiloi, hāʻawi mākou i ʻekolu mau hale hana geometric a kūkākūkā i ka mīkini ʻike no kēlā me kēia hale.
ʻOiai he kuleana koʻikoʻi ka heterojunctions i ka hana ʻike kinoea, hiki i ka geometry mea hana o ka sensor holoʻokoʻa ke hoʻoikaika nui i ka ʻano ʻike, ʻoiai ke hilinaʻi nui nei ka wahi o ke kahawai conduction sensor i ka geometry hāmeʻa.ʻEkolu mau geometries maʻamau o nā mea heterojunction MOS e kūkākūkāʻia maʻaneʻi, e like me ka mea i hōʻikeʻia ma ka Figure 2. Ma keʻano mua,ʻelua mau pilina MOS i puʻunaue likeʻoleʻia ma waena oʻelua electrodes, a ua hoʻoholoʻia ka wahi o ke kahawai conductive e ka MOS nui,ʻo ka lua ka ka hoʻokumu ʻana o nā nanostructure heterogeneous mai nā MOS ʻokoʻa, ʻoiai hoʻokahi MOS e pili ana i ka electrode.Hoʻopili ʻia ka electrode, a laila aia ke kahawai conductive i loko o ka MOS a pili pono i ka electrode.I ke kolu o ke ano, elua mau mea i hoopili ia i elua electrodes kaawale, alakai ana i ka mea ma o ka heterojunction i hanaia ma waena o na mea elua.
Hōʻike ka hyphen ma waena o nā pūhui (e laʻa me "SnO2-NiO") ua hui wale ʻia nā ʻāpana ʻelua (ʻano I).ʻO ka hōʻailona “@” ma waena o ʻelua pili (e laʻa, “SnO2@NiO”) e hōʻike ana ua hoʻonani ʻia ka mea scaffold (NiO) me SnO2 no kahi ʻano mea ʻike II.Hōʻike ka slash (e laʻa me "NiO/SnO2") i kahi hoʻolālā sensor ʻano III.
No nā mea ʻike kinoea e pili ana i ka MOS composites, ʻelua mau mea MOS i puʻunaue wale ʻia ma waena o nā electrodes.Nui nā ʻano hana hana i hoʻomākaukau ʻia no ka hoʻomākaukau ʻana i nā composites MOS, me ka sol-gel, coprecipitation, hydrothermal, electrospinning, a me nā ʻano hoʻohui mechanical98,102,103,104.I kēia mau lā, ua hoʻohana ʻia nā ʻano metala-organic frameworks (MOFs), kahi papa o nā mea i hoʻokumu ʻia i ka crystalline porous i haku ʻia me nā kikowaena metala a me nā mea hoʻopili kūlohelohe, i hoʻohana ʻia i mau laʻana no ka hana ʻana i nā mea hui porous MOS105,106,107,108.Pono e hoʻomaopopo ʻia ʻoiai ʻo ka pākēneka o nā MOS composites he ʻano like, hiki ke ʻokoʻa nā hiʻohiʻona sensitivity i ka wā e hoʻohana ai i nā kaʻina hana hana like ʻole. ( Mo:Sn = 1:1.9) a ua ʻike ʻo nā ʻano hana hana ʻokoʻa ke alakaʻi i nā manaʻo like ʻole.Shaposhnik et al.110 hōʻike i ka hopena o ka co-precipitated SnO2-TiO2 i ke kinoea H2 ʻokoʻa ka hopena o nā mea i hui pū ʻia me ka mechanically, ʻoiai ma ka ratio like Sn/Ti.Ua puka mai kēia ʻokoʻa no ka mea ʻokoʻa ka pilina ma waena o ka nui crystallite MOP a me MOP me nā ʻano synthesis like ʻole109,110.Ke kūlike ka nui a me ke ʻano o ka palaoa ma ke ʻano o ka hāʻawi ʻana a me ke ʻano semiconductor, pono e hoʻomau ka pane inā ʻaʻole e hoʻololi ke geometry pili 110.ʻO Staerz et al.111 hōʻike i ka ʻike ʻana i nā ʻano o nā nanofibers SnO2-Cr2O3 core-sheath (CSN) a me ka lepo SnO2-Cr2O3 CSNs ua aneane like, e hōʻike ana ʻaʻole i hāʻawi ʻia ka morphology nanofiber i kekahi pono.
Ma waho aʻe o nā ʻano hana hana like ʻole, pili pū nā ʻano semiconductor o nā MOSFET ʻelua i ka naʻau o ka sensor.Hiki ke hoʻokaʻawale hou ʻia i ʻelua mau ʻāpana ma muli o ke ʻano like o nā MOSFET ʻelua o ka semiconductor (nn a i ʻole pp junction) a i ʻole nā ʻano like ʻole (pn junction).Ke hoʻokumu ʻia nā mea ʻike kinoea ma luna o nā MOS composites o ke ʻano like, ma ka hoʻololi ʻana i ka ratio molar o nā MOS ʻelua, ʻaʻole i hoʻololi ʻia ke ʻano o ka pane sensitivity, a ʻokoʻa ka ʻike ʻike ma muli o ka helu o nā nn- a i ʻole pp-heterojunctions.I ka wā e lanakila ai kekahi ʻāpana i ka composite (e laʻa, 0.9 ZnO-0.1 SnO2 a i ʻole 0.1 ZnO-0.9 SnO2), e hoʻoholo ʻia ke ala hoʻokele e ka MOS mana, i kapa ʻia ʻo ka homojunction conduction channel 92.Ke hoʻohālikelike ʻia nā lakio o nā ʻāpana ʻelua, ua manaʻo ʻia ua hoʻomalu ʻia ke kahawai conduction e ka heterojunction98,102.ʻO Yamazoe et al.Ua hōʻike ʻo 112,113 e hiki i ka ʻāpana heterocontact o nā ʻāpana ʻelua ke hoʻomaikaʻi maikaʻi i ka naʻau o ka mea ʻike no ka mea ʻo ka pale heterojunction i hoʻokumu ʻia ma muli o nā hana hana like ʻole o nā mea hiki ke hoʻomalu pono i ka neʻe ʻana o ka mea ʻike i ʻike ʻia i nā electrons.Nā kinoea ambient like ʻole 112,113.Ma ka fig.Hōʻike ka Figure 3a i nā mea ʻike ma luna o SnO2-ZnO fibrous hierarchical structures me nā mea like ʻole ZnO (mai 0 a 10 mol % Zn) hiki ke koho koho i ka ethanol.I waena o lākou, ua hōʻike ʻia kahi sensor i hoʻokumu ʻia ma nā fibers SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) i ka naʻau kiʻekiʻe loa ma muli o ka hoʻokumu ʻana o ka nui o nā heterojunctions a me ka hoʻonui ʻana i kahi kiko kikoʻī, kahi i hoʻonui ai i ka hana o ka mea hoʻololi a hoʻomaikaʻi. 90 Eia naʻe, me ka hoʻonui hou ʻana i ka maʻiʻo ZnO i 10 mol.%, hiki i ka microstructure SnO2-ZnO composite ke hoʻopili i nā wahi hoʻāla ʻili a hoʻemi i ka ʻike ʻike85.ʻIke ʻia kahi ʻano like no nā mea ʻike ma muli o NiO-NiFe2O4 pp heterojunction composites me nā ʻokoʻa Fe / Ni ratios (Fig. 3b)114.
Nā kiʻi SEM o nā fibers SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) a me ka paneʻikeʻike i nā kinoea likeʻole me ka hoʻonui o 100 ppm ma 260 °C;54b Nā pane o nā mea ʻike ma muli o ka NiO maʻemaʻe a me NiO-NiFe2O4 composites ma 50 ppm o nā kinoea like ʻole, 260 °C;114. kinoea ma 350 °C ma ka hoololi ana i ka lakio molar o Sn/Co 98
Hōʻike nā pn-MOS composites i nā ʻano sensitivity like ʻole ma muli o ka ratio atomic o MOS115.Ma keʻano laulā, hilinaʻi nui ka ʻano sensory o MOS composites i ka hana ʻana o MOS ma ke ʻano he ala hoʻokele mua no ka sensor.No laila, he mea koʻikoʻi ke ʻano o ka helu pākēneka a me ka nanostructure o nā composites.Ua hōʻoia ʻo Kim et al.98 i kēia hopena ma o ka hoʻohui ʻana i kahi moʻo xSnO2 ± (1-x) Co3O4 composite nanofibers ma o ka electrospinning a me ke aʻo ʻana i kā lākou mau mea ʻike.Ua ʻike lākou ua hoʻololi ke ʻano o ka SnO2-Co3O4 composite sensor mai ka n-type a i ka p-type ma ka hoʻemi ʻana i ka pākēneka o SnO2 (Fig. 3c)98.Eia hou, ua hōʻike nā mea hoʻokele heterojunction (ma muli o 0.5 SnO2-0.5 Co3O4) i nā helu hoʻouna kiʻekiʻe loa no C6H6 i hoʻohālikelike ʻia me nā mea homojunction-dominant sensors (e laʻa, SnO2 kiʻekiʻe a i ʻole Co3O4 sensor).ʻO ke kūpaʻa kiʻekiʻe o ka sensor 0.5 SnO2-0.5 Co3O4 a me kona hiki ke hoʻololi i ke kūpaʻa sensor holoʻokoʻa e kōkua i kona ʻike kiʻekiʻe i C6H6.Eia hou, hiki i ka lattice mismatch defects mai SnO2-Co3O4 heterointerfaces ke hana i nā wahi adsorption preferential no nā mole kinoea, a laila e hoʻonui ai i ka pane sensor109,116.
Ma waho aʻe o ka semiconductor-type MOS, hiki ke hoʻopilikino ʻia ke ʻano pā o MOS composites me ka hoʻohana ʻana i ka kemika o MOS-117.Ua hoʻohana ʻo Huo et al.117 i kahi ʻano soak-bake maʻalahi no ka hoʻomākaukau ʻana i nā composites Co3O4-SnO2 a ʻike ʻia ma kahi ratio molar Co/Sn o 10%, ua hōʻike ka mea ʻike i kahi pane ʻike p-type i H2 a me kahi ʻano n-type sensitivity i. H2.pane.Hōʻike ʻia nā pane sensor i nā kinoea CO, H2S a me NH3 ma ke Kiʻi 4a117.Ma nā lakio Co/Sn haʻahaʻa, nui nā homojunctions i kūkulu ʻia ma nā palena nanograin SnO2±SnO2 a hōʻike i nā pane ʻike n-type i H2 (Fig. 4b,c)115.Me ka hoʻonui ʻana i ka ratio Co/Sn a hiki i 10 mol.%, ma kahi o SnO2-SnO2 homojunctions, nui nā Co3O4-SnO2 heterojunctions i hoʻokumu ʻia i ka manawa like (Fig. 4d).No ka mea, ʻaʻole hana ʻo Co3O4 e pili ana i ka H2, a ua hoʻoikaika ikaika ʻo SnO2 me H2, ʻo ka pane ʻana o H2 me nā ʻano oxygen ionic ka mea nui ma ka ʻili o SnO2117.No laila, neʻe nā electrons i SnO2 a me Ef SnO2 e hoʻololi i ke kaula hoʻokele, ʻoiai ʻo Ef Co3O4 e noho mau ʻole.ʻO ka hopena, piʻi ke kūʻē o ka mea ʻike, e hōʻike ana i nā mea me kahi kiʻekiʻe Co/Sn ratio e hōʻike ana i ke ʻano p-type sensing behavior (Fig. 4e).I ka hoʻokaʻawale ʻana, hoʻopili nā kinoea CO, H2S, a me NH3 me nā ʻano oxygen ionic ma nā ʻaoʻao SnO2 a me Co3O4, a neʻe nā electrons mai ke kinoea a hiki i ka mea ʻike, e hopena i ka emi ʻana o ke kiʻekiʻe o ka pale a me ka ʻano n-type sensitivity (Fig. 4f)..ʻO kēia ʻano ʻano ʻike ʻokoʻa ma muli o ke ʻano hana like ʻole o Co3O4 me nā kinoea like ʻole, i hōʻoia hou ʻia e Yin et al.118 .Pēlā nō, ʻo Katoch et al.119 ua hōʻike ʻo SnO2-ZnO composites i ke koho maikaʻi a me ka ʻike kiʻekiʻe i ka H2.Hana ʻia kēia ʻano no ka mea hiki ke hoʻopili maʻalahi nā ʻātoma H i nā kūlana O o ZnO ma muli o ka hoʻohuihui ikaika ʻana ma waena o ka s-orbital o H a me ka p-orbital o O, e alakaʻi ana i ka metallization o ZnO120,121.
a Co/Sn-10% nā kaha kūʻē ikaika no nā kinoea hoʻohaʻahaʻa maʻamau e like me H2, CO, NH3 a me H2S, b, c Co3O4/SnO2 kiʻina hana ʻike hoʻohuihui no H2 ma ka haʻahaʻa % m.Co/Sn, df Co3O4 Mechanism detection of H2 and CO, H2S and NH3 with a high Co/Sn/SnO2 composite
No laila, hiki iā mākou ke hoʻomaikaʻi i ka noʻonoʻo o ka sensor I-type ma ke koho ʻana i nā ʻano hana hana kūpono, e hōʻemi i ka nui o ka palaoa o nā composites, a me ka hoʻonui ʻana i ka ratio molar o nā MOS composites.Eia kekahi, ʻo ka ʻike hohonu o ka kemika o ka mea maʻalahi hiki ke hoʻonui i ka koho o ka mea ʻike.
ʻO nā ʻōnaehana sensor Type II kekahi hale ʻike kaulana e hiki ke hoʻohana i nā ʻano mea like ʻole nanostructured like ʻole, me hoʻokahi "master" nanomaterial a me kahi nanomaterial lua a ʻekolu paha.No ka laʻana, hoʻohana mau ʻia nā mea hoʻokahi a i ʻole ʻelua ʻāpana i kāhiko ʻia me nā nanoparticles, core-shell (CS) a me nā mea heteronanostructured multilayer i nā ʻano mea ʻike II a e kūkākūkā ʻia ma lalo nei.
No ka mea heteronanostructure mua (he heteronanostructure i hoʻonaniʻia), e like me ka mea i hōʻikeʻia ma ka Fig. 2b (1), ua hoʻohuiʻia nā ala alakaʻi o ka meaʻike e kahi mea kumu.Ma muli o ka hoʻokumu ʻana o nā heterojunctions, hiki i nā nanoparticles i hoʻololi ʻia ke hāʻawi i nā wahi reactive hou aku no ka adsorption kinoea a i ʻole desorption, a hiki ke hana ma ke ʻano he catalysts e hoʻomaikaʻi i ka hana ʻike109,122,123,124.Ua ʻike ʻo Yuan et al.41 ʻo ka hoʻonani ʻana i nā nanowires WO3 me nā nanodots CeO2 hiki ke hāʻawi i nā wahi adsorption hou aku ma ka CeO2@WO3 heterointerface a me ka ʻili CeO2 a hoʻonui i nā ʻano oxygen chemisorbed no ka pane ʻana me ka acetone.Gunawan et al.125. Ua manaʻo ʻia kahi mea ʻike kiʻekiʻe kiʻekiʻe acetone e pili ana i ka Au@α-Fe2O3 hoʻokahi-dimensional a ua ʻike ʻia e hoʻomalu ʻia ka naʻau o ka mea ʻike e ka hoʻāla ʻana o nā moleke O2 ma ke ʻano he kumu oxygen.Hiki i ka hele ʻana o Au NPs ke hana ma ke ʻano he catalyst e hoʻolaha ana i ka dissociation o nā molekele oxygen i loko o ka oxygen lattice no ka oxidation o ka acetone.Ua loaʻa nā hopena like e Choi et al.9 kahi i hoʻohana ʻia ai kahi catalyst Pt e hoʻokaʻawale i nā molekele oxygen adsorbed i loko o nā ʻano oxygen ionized a hoʻonui i ka pane koʻikoʻi i ka acetone.Ma 2017, ua hōʻike ka pūʻulu noiʻi like i nā nanoparticles bimetallic i ʻoi aku ka maikaʻi o ka catalysis ma mua o ka nanoparticles metala hanohano hoʻokahi, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka Figure 5126. 5a he schematic o ke kaʻina hana no nā NPs bimetallic (PtM) i hoʻohana ʻia me ka apoferritin cell me ka nui awelika ma lalo o 3 nm.A laila, me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano electrospinning, ua loaʻa iā PtM@WO3 nanofibers e hoʻonui i ka ʻike a me ka koho i ka acetone a i ʻole H2S (Fig. 5b-g).I kēia mau lā, ua hōʻike nā mea hoʻoheheʻe atom hoʻokahi (SAC) i ka hana catalytic maikaʻi loa i ke kahua o ka catalysis a me ka nānā ʻana i ke kinoea ma muli o ka maikaʻi loa o ka hoʻohana ʻana i nā atom a me nā hale uila i hoʻopaʻa ʻia127,128.Shin et al.Ua hoʻohana ʻo 129 i ka Pt-SA heleuma carbon nitride (MCN), SnCl2 a me PVP nanosheets i kumu kemika e hoʻomākaukau ai i nā fiber inline Pt@MCN@SnO2 no ka ʻike kinoea.ʻOiai ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ka Pt@MCN (mai ka 0.13 wt.% a i ka 0.68 wt.%), ʻoi aku ka maikaʻi o ka ʻike ʻana i ka formaldehyde gaseous Pt@MCN@SnO2 ma mua o nā laʻana kuhikuhi ʻē aʻe (SnO2 maʻemaʻe, MCN@SnO2 a me Pt NPs@ SnO2)..Hiki ke hoʻohālikelike ʻia kēia hana ʻike maikaʻi loa i ka ikaika atomic kiʻekiʻe o ka catalyst Pt SA a me ka liʻiliʻi o ka uhi ʻana o nā pūnaewele ikaika SnO2129.
ʻO keʻano encapsulation i hoʻoukaʻia e Apoferritin e loaʻa ai nā nanoparticles PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi);nā waiwai kinoea hoʻoikaika kino o bd maʻemaʻe WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, a me Pt-NiO@WO3 nanofibers;no ka laʻana, ma luna o nā waiwai koho o PtPd@WO3, PtRn@WO3 a me Pt-NiO@WO3 nanofiber sensors i 1 ppm o ke kinoea interfering 126
Eia kekahi, hiki i nā heterojunctions i hoʻokumu ʻia ma waena o nā mea scaffold a me nā nanoparticles hiki ke hoʻololi maikaʻi i nā kahawai conduction ma o ka mīkini modulation radial e hoʻomaikaʻi i ka hana sensor130,131,132.Ma ka fig.Hōʻike ke Kiʻi 6a i nā hiʻohiʻona ʻike o nā nanowires SnO2 maʻemaʻe a me Cr2O3@SnO2 no ka hoʻohaʻahaʻa ʻana a me ka hoʻokahe ʻana i nā kinoea a me nā mīkini ʻike like ʻole131.Ke hoʻohālikelike ʻia me nā nanowires SnO2 maʻemaʻe, ʻoi aku ka maikaʻi o ka pane ʻana o Cr2O3@SnO2 nanowires i ka hōʻemi ʻana i nā kinoea, aʻo ka pane ʻana i nā kinoea oxidizing.ʻO kēia mau hanana e pili kokoke ana i ka deceleration kūloko o nā ala hoʻokele o nā nanowires SnO2 ma ke kuhikuhi radial o ka heterojunction pn i hana ʻia.Hiki ke hoʻopaʻa ʻia ke kūpaʻa sensor ma o ka hoʻololi ʻana i ka laulā EDL ma ka ʻili o nā nanowires SnO2 maʻemaʻe ma hope o ka ʻike ʻana i ka hoʻohaʻahaʻa a me ka hoʻoneʻe ʻana i nā kinoea.Eia naʻe, no ka Cr2O3@SnO2 nanowires, ua hoʻonuiʻia ka DEL mua o SnO2 nanowires i ka lewa i ka hoʻohālikelikeʻana i nā nanowires SnO2 maʻemaʻe, a ua kāohiʻia ke kahawai conduction ma muli o ke kūkuluʻiaʻana o kahi heterojunction.No laila, ke ʻike ʻia ka mea ʻike i kahi kinoea hoʻemi, hoʻokuʻu ʻia nā electrons i hoʻopaʻa ʻia i loko o nā nanowires SnO2 a ua hoʻemi nui ʻia ka EDL, e hopena i ka ʻike kiʻekiʻe ma mua o nā nanowires SnO2 maʻemaʻe.ʻO ka mea ʻē aʻe, i ka wā e hoʻololi ai i kahi kinoea oxidizing, ua kaupalena ʻia ka hoʻonui ʻana o DEL, e hopena i ka haʻahaʻa haʻahaʻa.Ua ike ia e Choi et al., 133, 133 na SnO2 nanowires i ho'onani 'ia me ka p-type WO3 nanoparticles i ho'omaika'i maika'i 'ia ka pane 'ana i ka ho'ēmi kinoea, 'oiai ua ho'omaika'i 'ia ka na'au o SnO2 i ho'onani 'ia i nā kinoea oxidizing.TiO2 nanoparticles (Fig. 6b) 133. ʻO kēia hopena ma muli o nā hana hana likeʻole o SnO2 a me MOS (TiO2 a iʻole WO3) nanoparticles.I ka p-type (n-type) nanoparticles, hoʻonui ka conduction channel o ka framework material (SnO2) i ka radial direction, a laila, ma lalo o ka hana o ka hōʻemi (a i ʻole oxidation), hoʻonui hou (a pōkole paha). o ke alaea conduction o SnO2 – rib ) o ke kinoea (Fig. 6b).
ʻO ka mīkini hoʻololi hoʻololi i hoʻololi ʻia e LF MOS.He hōʻuluʻulu o nā pane kinoea i 10 ppm hōʻemi a hoʻoheheʻe i nā kinoea ma muli o nā nanowires maʻemaʻe SnO2 a me Cr2O3@SnO2 a me nā kiʻi kiʻi sensing mechanism;a me nā papahana pili o WO3@SnO2 nanorods a me ka mīkini ʻike 133
I loko o nā polokalamu heterostructure bilayer a me multilayer, ua hoʻomalu ʻia ke kahawai conduction o ka hāmeʻa e ka papa (maʻamau ka papa lalo) i ka pilina pololei me nā electrodes, a ʻo ka heterojunction i hoʻokumu ʻia ma ke kikowaena o nā papa ʻelua hiki ke hoʻomalu i ka conductivity o ka papa lalo. .No laila, i ka hui ʻana o nā kinoea me ka papa luna, hiki iā lākou ke hoʻopilikia nui i nā ala hoʻokele o ka papa lalo a me ke kūʻē 134 o ka hāmeʻa.Eia kekahi laʻana,ʻo Kumar et al.Ua hōʻike ʻo 77 i ke ʻano kūʻē o TiO2@NiO a me NiO@TiO2 papalua no NH3.Ua puka mai kēia ʻokoʻa no ka mea, ʻokoʻa nā ala hoʻokele o nā mea ʻike ʻelua ma nā papa o nā mea like ʻole (NiO a me TiO2, kēlā me kēia), a laila ʻokoʻa nā ʻokoʻa o nā ala hoʻokele lalo77.
Hoʻopuka pinepine ʻia nā heteronanostructures bilayer a i ʻole multilayer e ka sputtering, atomic layer deposition (ALD) a me centrifugation56,70,134,135,136.Hiki ke hoʻomalu maikaʻi ʻia ka mānoanoa kiʻiʻoniʻoni a me ka wahi pili o nā mea ʻelua.Hōʻike nā kiʻi 7a a me b i nā nanofilms NiO@SnO2 a me Ga2O3@WO3 i loaʻa ma ka sputtering no ka ʻike ethanol135,137.Eia nō naʻe, hana maʻamau kēia mau ʻano i nā kiʻiʻoniʻoni pālahalaha, a ʻoi aku ka liʻiliʻi o kēia mau kiʻiʻoniʻoni palahalaha ma mua o nā mea nanostructured 3D ma muli o ko lākou haʻahaʻa haʻahaʻa kikoʻī a me ke kinoea permeability.No laila, ua manaʻo ʻia kahi hoʻolālā wai-phase no ka hana ʻana i nā kiʻi ʻoniʻoni bilayer me nā hierarchies like ʻole e hoʻomaikaʻi i ka hana perceptual ma o ka hoʻonui ʻana i ka ʻāpana ili kikoʻī41,52,138.ʻO Zhu et al139 i hui pū me nā ʻenehana sputtering a me ka hydrothermal e hana i nā nanowires ZnO i kauoha nui ʻia ma luna o nā nanowires SnO2 (ZnO@SnO2 nanowires) no ka ʻike H2S (Fig. 7c).ʻO kāna pane i ka 1 ppm H2S he 1.6 manawa kiʻekiʻe ma mua o ka mea ʻike i hoʻokumu ʻia i nā nanofilm ZnO@SnO2 sputtered.Liu et al.Ua hōʻike ʻo 52 i kahi mea ʻike H2S hana kiʻekiʻe me ka hoʻohana ʻana i ʻelua mau ʻanuʻu in situ deposition kemika no ka hana ʻana i nā hierarchical SnO2@NiO nanostructures a ukali ʻia e ka hoʻopili wela (Fig. 10d).Ke hoʻohālikelike ʻia me nā kiʻi ʻoniʻoni SnO2@NiO bilayer maʻamau, ua hoʻomaikaʻi maikaʻi ʻia ka hana sensitivity o ka SnO2@NiO hierarchical bilayer structure ma muli o ka hoʻonui ʻia ʻana o ka ʻāpana ili kikoʻī52,137.
ʻO ka mea ʻike kinoea papa pālua ma muli o MOS.NiO@SnO2 nanofilm no ka ike ethanol;137b Ga2O3@WO3 nanofilm no ka ʻike ethanol;135c kauoha nui iā SnO2@ZnO bilayer hierarchical structure no ka ʻike H2S;139d SnO2@NiO bilayer hoʻolālā hierarchical no ka ʻike ʻana iā H2S52.
I nā ʻano mea II e pili ana i nā heteronanostructures core-shell (CSHNs), ʻoi aku ka paʻakikī o ka mīkini ʻike, no ka mea, ʻaʻole i kaupalena ʻia nā kahawai conduction i ka pūpū i loko.ʻO ke ala hana a me ka mānoanoa (hs) o ka pūʻolo hiki ke hoʻoholo i kahi o nā kahawai conductive.No ka laʻana, i ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana synthesis lalo-up, ua kaupalena ʻia nā ala hoʻokele i ke kumu o loko, e like me ke ʻano o ka hoʻolālā ʻana me nā papa hana ʻelua a multilayer paha (Fig. 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu et al.144 hōʻike i kahi ala i lalo no ka loaʻa ʻana o CSHN NiO@α-Fe2O3 a me CuO@α-Fe2O3 ma ka waiho ʻana i kahi papa o NiO a i ʻole CuO NPs ma luna o nā nanorods α-Fe2O3 kahi i kaupalena ʻia ke kahawai conduction e ka ʻāpana waena.(nanorods α-Fe2O3).Liu et al.Ua lanakila pū ʻo 142 i ka hoʻopaʻa ʻana i ke ala hoʻoheheʻe i ka ʻāpana nui o CSHN TiO2 @ Si ma ka waiho ʻana iā TiO2 ma nā ʻāpana i hoʻomākaukau ʻia o nā nanowires silicon.No laila, pili kona ʻano ʻike (p-type a i ʻole n-type) i ke ʻano semiconductor o ka nanowire silicon.
Eia naʻe, ua hana ʻia ka hapa nui o nā mea ʻike CSHN (Fig. 2b(4)) ma o ka hoʻoili ʻana i nā pauka o ka mea CS synthesized ma luna o nā chips.I kēia hihia, hoʻopili ʻia ke ala hoʻokele o ka sensor e ka mānoanoa hale (hs).Ua noiʻi ka pūʻulu o Kim i ka hopena o ka hs i ka hana ʻike kinoea a manaʻo i kahi hana ʻike hiki100,112,145,146,147,148. Manaʻo ʻia he ʻelua mau mea e hoʻopili ai i ka mīkini ʻike o kēia ʻano: (1) ka modulation radial o ka EDL o ka pūpū a me (2) ka hopena smearing kahua uila (Fig. 8) 145. Ua ʻōlelo ka poʻe noiʻi ʻo ka conduction channel. ʻO ka hapa nui o nā mea lawe kaʻa i ka papa pūpū i ka wā hs > λD o ka ʻāpana pūpū145. Manaʻo ʻia he ʻelua mau mea e hoʻopili ai i ka mīkini ʻike o kēia ʻano: (1) ka modulation radial o ka EDL o ka pūpū a me (2) ka hopena smearing kahua uila (Fig. 8) 145. Ua ʻōlelo ka poʻe noiʻi ʻo ka conduction channel. ʻO ka hapa nui o nā mea lawe kaʻa i ka papa pūpū i ka wā hs > λD o ka ʻāpana pūpū145. 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. Manaʻoʻia heʻelua mau mea i komo i loko o keʻano o kaʻikeʻana o kēiaʻano: (1) radial modulation o ka EDL o ka pūpū a me (2) ka hopena o ka blurring i ke kahua uila (Fig. 8) 145. Uaʻike nā mea noiʻi. ʻO ke ala lawe kaʻa kaʻa i hoʻopaʻa ʻia i ka pūpū ke hs > λD pūpū145.Manaʻo ʻia he ʻelua mau mea e hoʻopili ai i ka mīkini ʻike o kēia ʻano: (1) ka modulation radial o ka DEL o ka pūpū a me (2) ka hopena o ka hamo ʻana o ke kahua uila (Fig. 8) 145.研究人员提到传导通道当壳层的hs > λD145 时，载流子的数量主要局限于壳层。 > 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 в основномочочом Ua hoʻomaopopo ka poʻe noiʻi i ke ala hoʻokele I ka hs > λD145 o ka pūpū, ʻo ka nui o nā mea lawe i kaupalena ʻia e ka pūpū.No laila, i ka resistive modulation o ka sensor e pili ana i ka CSHN, ka radial modulation o ka cladding DEL lanakila (Fig. 8a).Eia naʻe, ma ka hs ≤ λD o ka pūpū, ua pau loa nā ʻāpana oxygen i hoʻopili ʻia e ka pūpū a me ka heterojunction i hana ʻia ma ka heterojunction CS i nā electrons. No laila, ʻaʻole i loko o ka ʻāpana pūpū wale nō ke ala hoʻoheheʻe akā aia kekahi hapa ma ka ʻaoʻao kumu, ʻoi aku ka nui o ka hs <λD o ka ʻāpana pūpū. No laila, ʻaʻole i loko o ka ʻāpana pūpū wale nō ke ala hoʻoheheʻe akā aia kekahi hapa ma ka ʻaoʻao kumu, ʻoi aku ka nui o ka hs <λD o ka ʻāpana pūpū. Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевиносточной, но и частично в сердцевиносточиной No laila, ʻaʻole i loko o ka ʻaoʻao o ka pūpū wale nō ke ala hoʻoheheʻe, akā aia kekahi hapa ma ka ʻaoʻao kumu, ʻoi aku ka nui ma ka hs <λD o ka ʻāpana pūpū.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 。 hs < λD 时。 Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочки, но и частично в сердцевине, особеночки No laila, ʻaʻole i loko o ka pūpū wale nō ke ala hoʻoheheʻe, akā aia kekahi hapa i loko o ke kumu, ʻoi aku ma ka hs <λD o ka pūpū.Ma kēia hihia, kōkua ka pūpū electron i hoʻopau piha ʻia a me ka ʻāpana kumu i hoʻololi ʻia i ke kūʻē ʻana o ka CSHN holoʻokoʻa, e hopena i kahi hopena huelo kahua uila (Fig. 8b).Ua hoʻohana kekahi mau haʻawina ʻē aʻe i ka manaʻo haʻihaʻi leo EDL ma kahi o kahi huelo kahua uila e nānā i ka hopena h100,148.Ma ka noʻonoʻo ʻana i kēia mau haʻawina ʻelua, ʻoi aku ka nui o ka hoʻololi ʻana o ke kū'ē CSHN i kona waiwai nui ke hoʻohālikelike ʻia ka hs me ka sheath λD, e like me ka hōʻike ʻana ma ke kiʻi 8c.No laila, hiki i ka hs maikaʻi loa no CSHN ke kokoke i ka pūpū λD, i kūlike me nā ʻike hoʻokolohua99,144,145,146,149.Ua hōʻike ʻia kekahi mau haʻawina e hiki nō i ka hs ke hoʻopili i ka naʻau o CSHN-based pn-heterojunction sensors40,148.Li et al.148 a me Bai et al.Ua noiʻi ʻo 40 i ka hopena o ka hs i ka hana ʻana o nā mea ʻike CSHN pn-heterojunction, e like me TiO2@CuO a me ZnO@NiO, ma o ka hoʻololi ʻana i ka pōʻai ALD pale.ʻO ka hopena, ua hoʻololi ke ʻano sensory mai ka p-type a i ka n-type me ka hoʻonui ʻana i ka hs40,148.ʻO kēia ʻano ma muli o ka mea mua (me ka helu palena o nā pōʻai ALD) hiki ke noʻonoʻo ʻia nā heterostructures he heteronanostructures i hoʻololi ʻia.No laila, ua kaupalena ʻia ke kahawai conduction e ka papa kumu (p-type MOSFET), a hōʻike ka mea ʻike i ka ʻano ʻike ʻano p-type.Ke piʻi aʻe nei ka helu o nā pōʻaiapuni ALD, lilo ka papa pale (n-type MOSFET) i quasi-continuous a hana ma ke ʻano he ala hoʻokele, e hopena i ka ʻano n-type sensitivity.Ua hōʻike ʻia ke ʻano hoʻololi sensory like no nā pn branched heteronanostructures 150,151.ʻO Zhou et al.Ua noiʻi ʻo 150 i ka sensitivity o Zn2SnO4@Mn3O4 branched heteronanostructures ma ke kāohi ʻana i ka ʻike Zn2SnO4 ma ka ʻili o nā nanowires Mn3O4.I ka wā i hoʻokumu ʻia ai ka nuclei Zn2SnO4 ma ka ʻili Mn3O4, ua ʻike ʻia kahi ʻano p-type sensitivity.Me ka hoʻonui hou aʻe o ka Zn2SnO4 maʻiʻo, ua hoʻololi ka mea ʻike i hoʻokumu ʻia ma nā lālā Zn2SnO4@Mn3O4 heteronanostructures i ka ʻano ʻano sensor n-type.
Hōʻike ʻia kahi wehewehe manaʻo o ka mīkini sensor ʻelua hana o CS nanowires.ʻO ka hoʻololi kūʻē ʻana ma muli o ka hoʻololi ʻana o ka radial o nā pūpū electron-depleted, b ʻO ka hopena maikaʻi ʻole o ka hamo ʻana i ka hoʻololi kūʻē ʻana, a c Ka hoʻololi kūʻē kūʻē ʻana o nā CS nanowires ma muli o ka hui ʻana o nā hopena ʻelua 40
I ka hopena, ʻo nā mea ʻike II ʻano he nui nā nanostructure hierarchical like ʻole, a hilinaʻi nui ka hana sensor i ka hoʻonohonoho ʻana o nā ala conductive.No laila, he mea koʻikoʻi ka hoʻomalu ʻana i ke kūlana o ke kahawai conduction o ka mea ʻike a hoʻohana i kahi hiʻohiʻona MOS heteronanostructured kūpono e aʻo ai i ka mīkini ʻike lōʻihi o nā mea ʻike II.
ʻAʻole maʻamau nā ʻōnaehana sensor Type III, a ua hoʻokumu ʻia ke kahawai conduction ma kahi heterojunction i hoʻokumu ʻia ma waena o ʻelua semiconductors i hoʻopili ʻia i ʻelua mau electrodes, kēlā me kēia.Loaʻa pinepine ʻia nā ʻōnaehana ʻokoʻa ma o nā ʻenehana micromachining a ʻokoʻa loa kā lākou ʻano hana ʻike mai nā hale sensor ʻelua ma mua.Hōʻike maʻamau ka pihi IV o kahi sensor Type III i nā hiʻohiʻona hoʻoponopono maʻamau ma muli o ka hoʻokumu heterojunction48,152,153.Hiki ke ho'ākāka 'ia ka'ōkuhi I-V o kahi heterojunction maika'i e ka thermionic mechanism o ka ho'oku'u electron ma luna o ke ki'eki'e o ka pale heterojunction152,154,155.
ma kahi o Va ka voli uila, A ka wahi mea hana, k ka Boltzmann mau, T ka wela piha, q ka ukana lawe, Jn a me Jp ka puka a me ka electron diffusion densities o kēia manawa.Hōʻike ʻia ʻo IS i kēia manawa saturation hoʻohuli, i wehewehe ʻia penei: 152,154,155
No laila, ʻo ka nui o kēia manawa o ka pn heterojunction e pili ana i ka hoʻololi ʻana o ka neʻe ʻana o nā mea lawe uku a me ka hoʻololi ʻana i ke kiʻekiʻe o ka pale o ka heterojunction, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma nā hoohalike (3) a me (4) 156
kahi o ka nn0 a me ka pp0 ka hookuonoono o na electrons (puka) i loko o ka n-type (p-type) MOS, \(V_{bi}^0\) ka mea hiki ke kukuluia, Dp (Dn) ka huina hoolaha o ʻO nā electrons (puka), ʻo Ln (Lp) ka lōʻihi diffusion o nā electrons (hole), ʻo ΔEv (ΔEc) ka hoʻololi ʻana o ka ikehu o ka hui valence (band conduction) ma ka heterojunction.ʻOiai ua like ka mānoanoa o kēia manawa me ka nui o ka mea lawe, ua hoʻohālikelike ʻia ia me ka \(V_{bi}^0\).No laila, ʻo ka hoʻololi holoʻokoʻa o ka density o kēia manawa e hilinaʻi nui ʻia i ka modulation o ke kiʻekiʻe o ka pale heterojunction.
E like me ka mea i ʻōlelo ʻia ma luna nei, hiki i ka hana ʻana o nā MOSFET hetero-nanostructured (no ka laʻana, type I a me type II) hiki ke hoʻomaikaʻi maikaʻi i ka hana o ka sensor, ma mua o nā ʻāpana pākahi.A no nā mea ʻano III, hiki ke kiʻekiʻe ka pane heteronanostructure ma mua o ʻelua ʻāpana48,153 a i ʻole ke kiʻekiʻe ma mua o hoʻokahi ʻāpana76, ma muli o ke ʻano kemika o ka mea.Ua hōʻike ʻia kekahi mau hōʻike e ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka pane ʻana o nā heteronanostructures ma mua o ka mea hoʻokahi i ka wā i ʻike ʻole ai kekahi o nā ʻāpana i ka gas48,75,76,153.Ma keia hihia, e pili wale ana ke kinoea pahupahu me ka papa hoonawaliwali a hoololi i ka Ef o ka papa kupa a me ka hoololi ana i ke kiekie o ka pale heterojunction.A laila e loli nui ka huina o kēia manawa, no ka mea, pili ʻole ia i ke kiʻekiʻe o ka pale heterojunction e like me ka hoohalike.(3) a me (4) 48,76,153.Eia nō naʻe, inā pili nā ʻano n-type a me nā ʻano p-type i ke kinoea i manaʻo ʻia, hiki ke hana i ka ʻike ma waena.Ua hoʻopuka ʻo José et al.76 i kahi kiʻiʻoniʻoni NO2 porous NiO / SnO2 ma ka sputtering a ʻike ʻia ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka naʻau ma mua o ka mea ʻike NiO, akā ʻoi aku ka haʻahaʻa ma mua o ka ʻike SnO2.mea ʻike.Ma muli o ka hōʻike ʻana o SnO2 a me NiO i nā hopena kū'ē i NO276.Eia kekahi, no ka loaʻa ʻana o nā ʻāpana ʻelua i nā ʻano kinoea like ʻole, ua like paha ka manaʻo e ʻike i ka oxidizing a me ka hōʻemi ʻana i nā kinoea.No ka laʻana, Kwon et al.157 manao i ka NiO/SnO2 pn-heterojunction kinoea mea ike ma ka oblique sputtering, e like me ka hoike ana ma ka Fig. 9a.ʻO ka mea e mahalo ai, ua hōʻike ka NiO/SnO2 pn-heterojunction sensor i ka like sensitivity au no H2 a me NO2 (Fig. 9a).No ka hoʻoponopono ʻana i kēia hopena, Kwon et al.157 noiʻi ʻōnaehana pehea e hoʻololi ai ʻo NO2 a me H2 i nā mea lawe lawe a hoʻolohe i ka \(V_{bi}^0\) o nā mea ʻelua me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano IV a me nā hoʻohālikelike kamepiula (Fig. 9bd).Hōʻike nā kiʻi 9b a me c i ka hiki o H2 a me NO2 ke hoʻololi i ka nui o ka lawe ʻana o nā mea ʻike ma muli o p-NiO (pp0) a me n-SnO2 (nn0), i kēlā me kēia.Ua hōʻike lākou ua hoʻololi iki ka pp0 o ka p-type NiO i ke kaiapuni NO2, ʻoiai ua hoʻololi nui ʻia i ka kaiapuni H2 (Fig. 9b).Eia naʻe, no ka n-type SnO2, nn0 ke ʻano like ʻole (Fig. 9c).Ma muli o kēia mau hopena, ua hoʻoholo nā mea kākau i ka wā i hoʻopili ʻia ai ka H2 i ka mea ʻike ma muli o ka NiO/SnO2 pn heterojunction, ua hoʻonui ʻia ka nn0 i ka piʻi ʻana o Jn, a ʻo \(V_{bi}^0\) alakaʻi i kahi emi i ka pane (Fig. 9d).Ma hope o ka ʻike ʻana i ka NO2, ʻo ka emi nui o ka nn0 ma SnO2 a me ka piʻi liʻiliʻi o ka pp0 ma NiO ke alakaʻi i kahi emi nui o \(V_{bi}^0\), kahi e hōʻoia ai i ka piʻi ʻana o ka pane sensory (Fig. 9d. ) 157 I ka hopena, hoʻololi i ka neʻe ʻana o nā mea lawe a me \(V_{bi}^0\) ke alakaʻi i nā hoʻololi i ka huina o kēia manawa, kahi e pili hou ai i ka hiki ke ʻike.
Hoʻokumu ʻia ka mīkini ʻike o ka mea ʻike kinoea ma ke ʻano o ka hāmeʻa Type III.Ke nānā nei i nā kiʻi cross-sectional electron microscopy (SEM), p-NiO / n-SnO2 nanocoil device a me nā mea ʻike o ka p-NiO / n-SnO2 nanocoil heterojunction sensor ma 200 ° C no H2 a me NO2;b , SEM cross-sectional o kahi c-mea hana, a me nā hualoaʻa hoʻohālikelike o kekahi mea me ka p-NiO b-layer a me ka n-SnO2 c-layer.ʻO ka b p-NiO sensor a me ka c n-SnO2 sensor e ana a hoʻohālikelike i nā ʻano I-V i ka ea maloʻo a ma hope o ka ʻike ʻana iā H2 a me NO2.Ua hoʻohālike ʻia kahi palapala ʻāina ʻelua o ka mānoanoa b-hole i p-NiO a me kahi palapala ʻāina o nā c-electrons i ka papa n-SnO2 me ka pālākiō kala me ka polokalamu Sentaurus TCAD.d Nā hualoaʻa hoʻohālikelike e hōʻike ana i kahi palapala 3D o p-NiO/n-SnO2 ma ka ea maloʻo, H2 a me NO2157 i ke kaiapuni.
Ma waho aʻe o nā waiwai kemika o ka mea ponoʻī, ʻo ke ʻano o ka hāmeʻa Type III e hōʻike ana i ka hiki ke hana i nā sensor kinoea ponoʻī, ʻaʻole hiki ke hana me nā mea Type I a me Type II.Ma muli o ko lākou kahua uila (BEF), hoʻohana mau ʻia nā hale diode pn heterojunction no ke kūkulu ʻana i nā mea hana photovoltaic a hōʻike i ka hiki ke hana i nā mea ʻike kinoea photoelectric ponoʻī ma ka lumi wela ma lalo o ka mālamalama74,158,159,160,161.ʻO ka BEF ma ka heterointerface, ma muli o ka ʻokoʻa o nā pae Fermi o nā mea, kōkua pū kekahi i ka hoʻokaʻawale ʻana o nā lua electron-hole.ʻO ka pōmaikaʻi o kahi sensor photovoltaic ponoʻī ʻo ia ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ka mana no ka mea hiki iā ia ke komo i ka ikehu o ke kukui hoʻomālamalama a laila hoʻomalu iā ia iho a i ʻole nā mea liʻiliʻi ʻē aʻe me ka ʻole o kahi kumu mana waho.No ka laʻana, ua hana ʻo Tanuma lāua ʻo Sugiyama162 i nā heterojunctions NiO/ZnO pn ma ke ʻano he lā e hoʻāla ai i nā sensor CO2 polycrystalline ma muli o SnO2.ʻO Gad et al.74 i hoike mai i ka ikehu kinoea photovoltaic i hanaia ma ke ano o ka Si/ZnO@CdS pn heterojunction, e like me ka hoike ana ma ke kii 10a.Hoʻoulu pololei ʻia nā nanowires ZnO i hoʻonohonoho pono ʻia ma luna o nā substrates silika p-type e hana i nā heterojunctions Si/ZnO pn.A laila ua hoʻololi ʻia nā nanoparticles CdS ma ka ʻili o nā nanowires ZnO e ka hoʻololi ʻana i ka ʻili kemika.Ma ka fig.Hōʻike ʻo 10a i nā hopena pane pane sensor Si/ZnO@CdS no ka O2 a me ka ethanol.Ma lalo o ka hoʻomālamalamaʻana, hoʻonuiʻia ka volta kaapuni hāmama (Voc) ma muli o ka hoʻokaʻawaleʻana o nā hui electron-hole i ka BEP ma ka Si / ZnO heterointerface e hoʻonui i ka laina me ka helu o nā diodes i hoʻohuiʻia 74,161.Hiki ke hōʻike ʻia ʻo Voc e kahi hoohalike.(5) 156,
ma kahi o ND, NA, a me Ni ka hookui ana o na mea haawi, na mea e ae, a me na mea lawe kino, a me k, T, a me q ua like ia me ka hoohalike mua.Ke ʻike ʻia i nā kinoea oxidizing, lawe lākou i nā electrons mai ZnO nanowires, e alakaʻi ana i ka emi ʻana o ka \(N_D^{ZnO}\) a me Voc.ʻO ka mea ʻē aʻe, ua hoʻemi ʻia ke kinoea i hoʻonui i ka Voc (Fig. 10a).I ka wā e hoʻonani ai iā ZnO me nā nanoparticles CdS, ua hoʻokomo ʻia nā electron photoexcited i loko o ka CdS nanoparticles i loko o ka hui conduction o ZnO a hui pū me ke kinoea adsorbed, ma laila e hoʻonui ai i ka pono ʻike74,160.Ua hōʻike ʻia kahi mea ʻike kinoea photovoltaic like ʻole e pili ana iā Si/ZnO e Hoffmann et al.160, 161 (Fig. 10b).Hiki ke hoʻomākaukau ʻia kēia sensor me ka hoʻohana ʻana i kahi laina o nā amine-functionalized ZnO nanoparticles ([3- (2-aminoethylamino) propyl] trimethoxysilane) (amino-functionalized-SAM) a me thiol ((3-mercaptopropyl) -functionalized, e hoʻoponopono i ka hana hana. o ke kinoea pahu hopu no ke koho koho o NO2 (trimethoxysilane) (thiol-functionalized-SAM)) (Fig. 10b) 74,161.
ʻO kahi mea ʻike kinoea photoelectric ponoʻī e pili ana i ke ʻano o kahi mea ʻano III.ʻO kahi mea ʻike kinoea photovoltaic paʻa ponoʻī e pili ana i ka Si/ZnO@CdS, ka mīkini ʻike ponoʻī a me ka pane ʻana o ka sensor i nā kinoea oxidized (O2) a hoʻemi ʻia (1000 ppm ethanol) ma lalo o ka lā;74b Mea ike kinoea photovoltaic ponoi iho e pili ana i na mea ike Si ZnO/ZnO a me na pane ike i na kinoea like ole ma hope o ka hana ana o ZnO SAM me na amine hope a me thiols 161
No laila, i ka wā e kamaʻilio ai i ke ʻano maʻalahi o nā mea ʻike III, he mea nui e hoʻoholo i ka hoʻololi ʻana i ke kiʻekiʻe o ka pale heterojunction a me ka hiki o ke kinoea ke hoʻohuli i ka ʻike lawe.Eia kekahi, hiki i ka hoʻomālamalama ke hoʻoulu i nā mea lawe kiʻi kiʻi e pane me nā kinoea, kahi e hoʻohiki ai no ka ʻike kinoea hoʻohana ponoʻī.
E like me ka mea i kūkākūkā ʻia ma kēia loiloi palapala, ua hana ʻia nā ʻano like ʻole MOS heteronanostructures e hoʻomaikaʻi i ka hana sensor.Ua ʻimi ʻia ka ʻikepili Pūnaewele o ʻEpekema no nā huaʻōlelo like ʻole (metal oxide composites, core-sheath metal oxides, layered metal oxides, a me nā mea hoʻoponopono kinoea hoʻohana ponoʻī) a me nā hiʻohiʻona ʻokoʻa (ka nui, sensitivity/selectivity, power generation potential, manufacturing) .Ke Kaʻina Hana Hōʻike ʻia nā hiʻohiʻona o ʻekolu o kēia mau mea hana ʻekolu ma ka Papa 2. ʻO ka manaʻo hoʻolālā holoʻokoʻa no nā mea ʻike kinoea hana kiʻekiʻe e kūkākūkā ʻia ma ke kālailai ʻana i nā kumu nui ʻekolu i manaʻo ʻia e Yamazoe.Nā Mechanisms for MOS Heterostructure Sensors No ka hoʻomaopopo ʻana i nā mea e hoʻopiʻi ai i nā mea ʻike kinoea, ua aʻo pono ʻia nā ʻāpana MOS like ʻole (e laʻa, ka nui o ka palaoa, ka mahana hana, nā hemahema a me ka nui o ka hakahaka o ka oxygen, nā mokulele aniani hāmama).Ua mālama ʻole ʻia a kamaʻilio ʻole ʻia ke ʻano o ka hāmeʻa, he mea koʻikoʻi hoʻi i ka ʻano ʻike o ka sensor.Kūkākūkā kēia loiloi i nā ʻōnaehana kumu no ka ʻike ʻana i ʻekolu ʻano maʻamau o ke ʻano o ka hāmeʻa.
ʻO ke ʻano o ka nui o ka palaoa, ke ʻano hana, a me ka helu o nā heterojunctions o ka mea ʻike i loko o kahi mea ʻike Type I hiki ke hoʻopilikia nui i ka naʻau o ka ʻike.Eia kekahi, pili pū ka ʻano o ka sensor e ka ratio molar o nā ʻāpana.ʻO nā ʻōnaehana mea ʻano II (nā heteronanostructures decorative, bilayer a i ʻole multilayer films, HSSNs) ʻo ia ka mea kaulana loa i nā ʻāpana ʻelua a ʻoi aku paha, a hoʻokahi wale nō ʻāpana i hoʻopili ʻia i ka electrode.No kēia ʻano mea hana, ʻo ka hoʻoholo ʻana i ka wahi o nā awāwa conduction a me ko lākou mau loli pili he mea koʻikoʻi i ke aʻo ʻana i ke ʻano o ka ʻike.Ma muli o ka loaʻa ʻana o nā hāmeʻa ʻano II he nui nā heteronanostructure hierarchical like ʻole, ua manaʻo ʻia nā ʻano hana ʻike he nui.Ma kahi ʻano III sensory structure, ua hoʻomalu ʻia ke kahawai conduction e kahi heterojunction i hana ʻia ma ka heterojunction, a ʻokoʻa loa ke ʻano o ka ʻike.No laila, he mea nui e hoʻoholo i ka hoʻololi ʻana i ke kiʻekiʻe o ka pale heterojunction ma hope o ka hoʻolaha ʻana o ke kinoea target i ka ʻano III sensor.Me kēia hoʻolālā, hiki ke hana ʻia nā ʻike kinoea photovoltaic ponoʻī e hōʻemi i ka hoʻohana ʻana i ka mana.Eia naʻe, no ka paʻakikī o ke kaʻina hana o kēia manawa a ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka naʻau ma mua o nā mea ʻike kinoea chemo-resistive MOS kuʻuna, aia nō ka nui o ka holomua i ka noiʻi ʻana i nā mea ʻike kinoea.
ʻO nā pōmaikaʻi nui o nā sensor MOS gas me nā heteronanostructures hierarchical ʻo ka wikiwiki a me ka ʻike kiʻekiʻe.Eia nō naʻe, aia kekahi mau pilikia koʻikoʻi o nā mea ʻike kinoea MOS (e laʻa, ke kiʻekiʻe o ka hana ʻana, ke kūpaʻa lōʻihi, ke koho maikaʻi ʻole a me ka hana hou ʻana, nā hopena haʻahaʻa, a me nā mea ʻē aʻe) a pono e hoʻoponopono ʻia ma mua o ka hiki ke hoʻohana ʻia i nā noi kūpono.Hoʻohana maʻamau nā mea ʻike kinoea MOS o kēia manawa i nā wela kiʻekiʻe a hoʻopau i ka mana nui, e pili ana i ka paʻa lōʻihi o ka ʻike.ʻElua mau ala maʻamau no ka hoʻoponopono ʻana i kēia pilikia: (1) ka hoʻomohala ʻana i nā chip sensor mana haʻahaʻa;(2) ka hoʻomohala ʻana i nā mea paʻakikī hou e hiki ke hana i ka haʻahaʻa haʻahaʻa a i ʻole ma ka lumi wela.ʻO kahi ala i ka hoʻomohala ʻana i nā chip sensor haʻahaʻa haʻahaʻa e hōʻemi i ka nui o ka sensor ma o ka hana ʻana i nā papa microheating e pili ana i nā seramika a me ka silicon163.ʻAi i ka 50-70 mV no kēlā me kēia mea ʻike nā papa hoʻomehana micro ma muli o ke aniani, ʻoiai hiki ke hoʻopau ʻia nā papa hoʻomehana micro ma muli o ke silika i ka liʻiliʻi e like me 2 mW no kēlā me kēia sensor ke hana mau ʻia ma 300 °C163,164.ʻO ka hoʻomohala ʻana i nā mea ʻike hou he ala kūpono ia e hōʻemi ai i ka hoʻohana ʻana i ka mana ma o ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka mahana hana, a hiki ke hoʻomaikaʻi i ka paʻa o ka sensor.Ke hoʻomau nei ka hoʻemi ʻana o ka nui o ka MOS e hoʻonui i ka naʻau o ka sensor, ʻoi aku ka paʻakikī o ka wela o ka MOS i mea paʻakikī, hiki ke alakaʻi i ka neʻe ʻana i ka sensor sensor165.Eia kekahi, hoʻolaha ka wela kiʻekiʻe i ka hoʻolaha ʻana o nā mea ma ka heterointerface a me ka hoʻokumu ʻana i nā ʻāpana hui, e pili ana i nā waiwai uila o ka sensor.Hōʻike nā mea noiʻi e hiki ke hoʻemi ʻia ka mahana hana maikaʻi loa o ka sensor ma ke koho ʻana i nā mea ʻike kūpono a me ka hoʻomohala ʻana i ka MOS heteronanostructures.ʻO ka ʻimi ʻana i kahi ala haʻahaʻa haʻahaʻa no ka hana ʻana i nā heteronanostructures crystalline MOS he ala ʻē aʻe e hoʻohiki ai e hoʻomaikaʻi i ke kūpaʻa.
ʻO ke koho ʻana o nā mea naʻau MOS he mea kūpono ʻē aʻe e like me nā kinoea like ʻole me ke kinoea i hoʻopaʻa ʻia, aʻo nā mea ʻike MOS e maʻa pinepine i nā kinoea ʻoi aku ma mua o hoʻokahi a hōʻike pinepine i ka naʻau kea.No laila, ʻo ka hoʻonui ʻana i ke koho ʻana o ka mea ʻike i ke kinoea i hoʻopaʻa ʻia a me nā kinoea ʻē aʻe he mea koʻikoʻi no nā noi kūpono.I loko o nā makahiki i hala iho nei, ua ʻōlelo ʻia ka koho ma ke kūkulu ʻana i nā ʻano o nā mea ʻike kinoea i kapa ʻia ʻo "electronic noses (E-nose)" i hui pū ʻia me nā algorithms analysis computational e like me ka training vector quantization (LVQ), principal component analysis (PCA), etc. e.Nā pilikia pili kino.Partal Least Squares (PLS), etc. 31, 32, 33, 34. ʻElua kumu nui (ka helu o nā mea ʻike, e pili pono ana i ke ʻano o nā mea ʻike, a me ka helu helu helu) he mea nui i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hiki o nā ihu uila. e ike i na kinoea169.Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻonui ʻana i ka helu o nā mea ʻike e koi pinepine i nā kaʻina hana paʻakikī, no laila he mea koʻikoʻi ke ʻimi i kahi ala maʻalahi e hoʻomaikaʻi ai i ka hana o nā ihu uila.Eia kekahi, hiki i ka hoʻololi ʻana i ka MOS me nā mea ʻē aʻe ke hoʻonui i ka koho o ka sensor.No ka laʻana, hiki ke loaʻa ka ʻike koho o H2 ma muli o ka hana catalytic maikaʻi o MOS i hoʻololi ʻia me NP Pd.I nā makahiki i hala iho nei, ua uhi kekahi poʻe noiʻi i ka ʻili o MOS MOF e hoʻomaikaʻi i ka koho sensor ma o ka hoʻokaʻawale ʻana i ka nui171,172.Hoʻoulu ʻia e kēia hana, hiki ke hoʻoponopono i ka pilikia o ka koho.Eia nō naʻe, nui nā hana e hana ʻia i ke koho ʻana i ka mea kūpono.
ʻO ka hana hou ʻana o nā hiʻohiʻona o nā sensor i hana ʻia ma lalo o nā kūlana like a me nā ʻano hana ʻē aʻe kekahi koi koʻikoʻi no ka hana nui a me nā noi kūpono.ʻO ka mea maʻamau, ʻo ka centrifugation a me ka hoʻopaʻa ʻana i nā ʻano kumu kūʻai haʻahaʻa no ka hana ʻana i nā mea ʻike kinoea kiʻekiʻe.Eia naʻe, i ka wā o kēia mau kaʻina hana, e hoʻohui ʻia ka mea maʻalahi a me ka pilina ma waena o ka mea paʻakikī a me ka substrate e lilo i nāwaliwali68, 138, 168. ʻO ka hopena, ʻoi aku ka maikaʻi o ka naʻau a me ka paʻa o ka sensor, a lilo ka hana i mea hou.ʻO nā ʻano hana ʻē aʻe e like me ka sputtering, ALD, pulsed laser deposition (PLD), a me physical vapor deposition (PVD) e ʻae i ka hana ʻana i nā kiʻi ʻoniʻoni MOS bilayer a multilayer ma luna o nā substrate silicon a alumina paha.Hōʻalo kēia mau ʻenehana i ke kūkulu ʻana i nā mea koʻikoʻi, e hōʻoia i ka hana hou ʻana o ka sensor, a hōʻike i ka hiki ke hana nui i nā mea ʻike kiʻiʻoniʻoni planar.Eia nō naʻe, ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka naʻau o kēia mau kiʻiʻoniʻoni palahalaha ma mua o ko 3D nanostructured material ma muli o ko lākou liʻiliʻi kikoʻī kikoʻī a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ke kinoea permeability41,174.ʻO nā hoʻolālā hou no ka ulu ʻana i nā heteronanostructures MOS ma nā wahi kikoʻī ma nā microarrays i kūkulu ʻia a me ka hoʻomalu pono ʻana i ka nui, mānoanoa, a me ka morphology o nā mea koʻikoʻi he mea koʻikoʻi no ka hana haʻahaʻa haʻahaʻa o nā naʻau wafer-level me ka reproducibility kiʻekiʻe a me ka naʻau.No ka laʻana, Liu et al.Manaʻo ʻo 174 i kahi hoʻolālā i hui ʻia ma luna a me lalo i luna no ka hana ʻana i nā crystallites kiʻekiʻe ma o ka ulu ʻana ma kahi Ni(OH)2 nanowalls ma nā wahi kikoʻī..Wafers no nā microburers.
Eia kekahi, he mea nui e noʻonoʻo i ka hopena o ka haʻahaʻa i ka sensor i nā noi kūpono.Hiki i nā molekele wai ke hoʻokūkū me nā molekole oxygen no nā wahi adsorption i nā mea ʻike a pili i ke kuleana o ka sensor no ke kinoea i manaʻo ʻia.E like me ka oxygen, hana ka wai ma ke ʻano he mole ma o ka sorption kino, a hiki nō hoʻi ke noho ma ke ʻano o nā radical hydroxyl a i ʻole nā hui hydroxyl ma nā keʻena hoʻokaʻawale like ʻole ma o ka chemisorption.Eia kekahi, ma muli o ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ke kaiapuni, he pilikia nui ka pane hilinaʻi o ka sensor i ke kinoea target.Ua kūkulu ʻia kekahi mau hoʻolālā no ka hoʻoponopono ʻana i kēia pilikia, e like me ke kinoea preconcentration177, ka hoʻopaʻi moisture a me nā ʻano lattice cross-reactive178, a me nā ʻano hoʻomaloʻo179,180.Eia nō naʻe, he kumukūʻai kēia mau ʻano, paʻakikī, a hoʻemi i ka naʻau o ka sensor.Ua manaʻo ʻia kekahi mau hoʻolālā maʻalahi e hoʻopau i nā hopena o ka haʻahaʻa.No ka laʻana, hiki i ka hoʻonani ʻana iā SnO2 me nā nanoparticles Pd ke hoʻoikaika i ka hoʻololi ʻana o ka oxygen adsorbed i loko o nā ʻāpana anionic, ʻoiai e hoʻohana ana i ka SnO2 me nā mea me ka pili kiʻekiʻe no nā mole wai, e like me NiO a me CuO, ʻelua mau ala e pale ai i ka hilinaʻi o ka wai i nā mole wai..Nā meaʻike 181, 182, 183. Eia kekahi, hiki ke hoʻemi ʻia ka hopena o ka haʻahaʻa ma o ka hoʻohana ʻana i nā mea hydrophobic e hana i nā mea hydrophobic36,138,184,185.Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻomohala ʻana o nā mea ʻike kinoea kūʻokoʻa i ka wā mua, a pono nā hoʻolālā holomua e hoʻoponopono i kēia mau pilikia.
I ka hopena, ua hoʻokō ʻia ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana ʻike (e laʻa, ʻike, koho, haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa) ma o ka hana ʻana i nā heteronanostructures MOS, a ua manaʻo ʻia nā ʻano hana ʻike i hoʻomaikaʻi ʻia.Ke aʻo ʻana i ka mīkini ʻike o kahi sensor, pono e noʻonoʻo ʻia ke ʻano geometric o ka hāmeʻa.Pono ka noiʻi ʻana i nā mea ʻike hou a me ka noiʻi ʻana i nā hoʻolālā hana kiʻekiʻe e hoʻomaikaʻi hou i ka hana o nā mea ʻike kinoea a hoʻoponopono i nā pilikia i koe i ka wā e hiki mai ana.No ka hoʻopaʻa ʻia ʻana o nā hiʻohiʻona sensor, pono ia e kūkulu ʻōnaehana i ka pilina ma waena o ke ʻano synthetic o nā mea sensor a me ka hana o nā heteronanostructures.Eia hou, hiki i ke aʻo ʻana i nā hopena o ka ʻili a me nā loli i nā heterointerfaces me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hiʻohiʻona hou e hiki ke kōkua i ka wehewehe ʻana i nā mīkini o kā lākou ʻike a hāʻawi i nā manaʻo no ka hoʻomohala ʻana i nā mea ʻike e pili ana i nā mea heteronanostructured.ʻO ka mea hope loa, hiki i ke aʻo ʻana i nā hoʻolālā hana sensor hou ke ʻae i ka hana ʻana i nā mea ʻike kinoea liʻiliʻi ma ka pae wafer no kā lākou noi ʻoihana.
Genzel, NN et al.ʻO kahi haʻawina lōʻihi o ka pae o ka nitrogen dioxide i loko a me nā hōʻailona hanu i nā keiki me ka hānō ma nā kūlanakauhale.kaiāulu.Kuanaʻike olakino.116, 1428–1432 (2008).
Ka manawa hoʻouna: Nov-04-2022
