Нанокомпозиты на основе волокон ZnO для газовых сенсоров
13 мая 2021 года
23:03
Нанокомпозиты на основе волокон ZnO для газовых сенсоров
Текст новости:
Актуальность темы. Интенсивное развитие энергетики, химической и металлургической промышленности, использование энергетических установок, работающих на биотопливе и на основе высокотемпературных процессов переработки и сжигания отходов, приводит к повышению загрязнения окружающей среды. Для контроля качества воздуха в жилых и производственных зонах необходимо создание селективных, стабильных, высокочувствительных газовых сенсоров. Традиционные полупроводниковые газовые сенсоры на основе нанокристаллических оксидов MOx = ZnO, SnO2, WO3, In2O3, WO3 имеют ряд серьезных недостатков для количественного определения концентрации токсичных примесей в воздухе, прежде всего из-за низкой селективности и дрейфа параметров, вызванного низкой стабильностью микроструктуры при длительной эксплуатации при температуре 400-500оС. Проблема стабильности сенсорных материалов может быть решена путем создания композиционных материалов на основе совмещения в одной структуре двух или более полупроводниковых материалов (MO1/MO2). Известно, что полупроводниковые оксиды n и p типов проводимости различаются по адсорбционным свойствам, реакционной способности и сенсорным свойствам в связи с различной величиной энергии связи металл-кислород M-O и хемосорбированного кислорода с поверхностью оксида MOx-Oads. Образование контакта между двумя нанокристаллическими полупроводниками стабилизирует микроструктуру и повышает стабильность материала. Электрофизические и сенсорные свойства композитов определяются свойствами энергетического барьера, возникающего в результате формирования гетероперехода и адсорбции молекул газа на поверхности зерен полупроводников. Развитая поверхность сенсорных материалов и свободный доступ компонентов газовых смесей к гетерогранице способствуют достижению высокой газовой чувствительности и быстродействия газовых сенсоров. В связи с этим разработка методов получения пористых структур является актуальной проблемой. Особый интерес для исследования закономерностей взаимного влияния двух полупроводников представляют нанокомпозиты на основе оксида цинка ZnO/MOx, совмещенного с широкозонными полупроводниками различной природы. Оксид цинка подробно исследован как сенсорный материал, он характеризуется высокой чувствительностью электрофизических свойств поверхности к изменению состояния окружающей среды, на его основе были созданы первые полупроводниковые сенсоры. Различие в параметрах зонной структуры полупроводниковых оксидов ZnO, WO3, SnO2, TiO2, Ga2O3 (Eg = 3.2 - 4.9 эВ) позволяет варьировать в широких пределах электрофизические и сенсорные свойства нанокомпозитов. Для повышения высокотемпературной стабильности нанокомпозитов представляет интерес создание гетероструктур ZnO/SiC с использованием карбида кремния. Уникальные физико-химические свойства SiC: большая ширина запрещенной зоны, высокая подвижность зарядов и теплопроводность, низкая реакционная способность во взаимодействии с кислородом и водяным паром обеспечивают стабильность композиционных материалов по отношению к температурным, радиационным, химическим и механическим воздействиям. Наибольшее распространение для получения нанокристаллических пористых структур получили методы соосаждения или раздельного химического осаждения наночастиц полупроводниковых материалов из водных растворов с последующим отжигом в диапазоне температур 300-500оС. Основными недостатками таких методов является многоступенчатость процессов и наличие гидратно-гидроксильного слоя на поверхности наночастиц и на интерфейсе полупроводник/полупроводник. Альтернативой таким методам выступает метод электроформирования (electrospinning), позволяющий за меньшее количество стадий получать высокодисперсные материалы сложного состава из неводных полимерных растворов в виде волокон, в которых в процессе синтеза и термического отжига формируется пористая структура. В зависимости от состава и структуры полупроводников в процессе электроформирования возможно 3


Текст со страницы (автоматическое получение):
ПРИЕМНАЯ
ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ
при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации
Высшая аттестационная комиссия при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации создана в целях обеспечения государственной научной аттестации
ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ
Автоматическая система мониторинга и отбора информации
Источник
Другие материалы рубрики
  13 мая 2021 года
14:01
Overview of PegOpera projects
★★★  07 мая 2021 года
14:09
Potential of green roofs in the East bank of Liege, Belgium