Mae datblygiad synwyryddion nwy perfformiad uchel, cludadwy a miniaturized yn cael sylw cynyddol ym meysydd monitro amgylcheddol, diogelwch, diagnosteg feddygol ac amaethyddiaeth.Ymhlith amrywiol offer canfod, synwyryddion nwy cemo-gwrthiannol metel-ocsid-lled-ddargludyddion (MOS) yw'r dewis mwyaf poblogaidd ar gyfer cymwysiadau masnachol oherwydd eu sefydlogrwydd uchel, cost isel, a sensitifrwydd uchel.Un o'r dulliau pwysicaf o wella perfformiad y synhwyrydd ymhellach yw creu heterojunctions nanosized MOS (MOS hetero-nanostrwythuredig) o nanomaterials MOS.Mae perfformiad synhwyrydd yn cael ei effeithio gan baramedrau amrywiol, gan gynnwys priodweddau ffisegol a chemegol y deunydd sensitif (megis maint grawn, dwysedd diffyg, a swyddi gwag ocsigen materol), tymheredd gweithredu, a strwythur dyfais.Mae'r adolygiad hwn yn cyflwyno sawl cysyniad ar gyfer dylunio synwyryddion nwy perfformiad uchel trwy ddadansoddi mecanwaith synhwyro synwyryddion MOS nanostrwythuredig heterogenaidd.Yn ogystal, trafodir dylanwad strwythur geometrig y ddyfais, a bennir gan y berthynas rhwng y deunydd sensitif a'r electrod gweithio.Er mwyn astudio ymddygiad synhwyrydd yn systematig, mae'r erthygl hon yn cyflwyno ac yn trafod y mecanwaith canfyddiad cyffredinol o dri strwythur geometrig nodweddiadol o ddyfeisiau yn seiliedig ar wahanol ddeunyddiau heteronanostructured.Bydd y trosolwg hwn yn ganllaw i ddarllenwyr y dyfodol sy'n astudio mecanweithiau sensitif synwyryddion nwy ac yn datblygu synwyryddion nwy perfformiad uchel.
Mae llygredd aer yn broblem gynyddol ddifrifol ac yn broblem amgylcheddol fyd-eang ddifrifol sy'n bygwth lles pobl a bodau byw.Gall anadlu llygryddion nwyol achosi llawer o broblemau iechyd megis clefyd anadlol, canser yr ysgyfaint, lewcemia a hyd yn oed marwolaeth gynamserol1,2,3,4.Rhwng 2012 a 2016, adroddwyd bod miliynau o bobl wedi marw o lygredd aer, a phob blwyddyn, roedd biliynau o bobl yn agored i ansawdd aer gwael5.Felly, mae'n bwysig datblygu synwyryddion nwy cludadwy a miniaturized a all ddarparu adborth amser real a pherfformiad canfod uchel (ee, sensitifrwydd, detholusrwydd, sefydlogrwydd, ac amseroedd ymateb ac adfer).Yn ogystal â monitro amgylcheddol, mae synwyryddion nwy yn chwarae rhan hanfodol mewn diogelwch6,7,8, diagnosteg feddygol9,10, dyframaeth11 a meysydd eraill12.
Hyd yn hyn, mae sawl synhwyrydd nwy cludadwy yn seiliedig ar fecanweithiau synhwyro gwahanol wedi'u cyflwyno, megis synwyryddion optegol13,14,15,16,17,18, electrochemical19,20,21,22 a gwrthiannol cemegol23,24.Yn eu plith, synwyryddion cemegol metel-ocsid-lled-ddargludyddion (MOS) yw'r rhai mwyaf poblogaidd mewn cymwysiadau masnachol oherwydd eu sefydlogrwydd uchel a'u cost isel25,26.Gellir pennu crynodiad yr halogion yn syml trwy ganfod y newid mewn ymwrthedd MOS.Yn gynnar yn y 1960au, adroddwyd am y synwyryddion nwy chemo-gwrthiannol cyntaf yn seiliedig ar ffilmiau tenau ZnO, gan greu diddordeb mawr ym maes canfod nwy27,28.Heddiw, mae llawer o wahanol MOS yn cael eu defnyddio fel deunyddiau sy'n sensitif i nwy, a gellir eu rhannu'n ddau gategori yn seiliedig ar eu priodweddau ffisegol: n-math MOS gydag electronau fel y mwyafrif yn codi tâl cludwyr a p-math MOS gyda thyllau fel y mwyafrif yn codi tâl cludwyr.cludwyr tâl.Yn gyffredinol, mae'r MOS math-p yn llai poblogaidd na'r MOS n-math oherwydd bod ymateb anwythol y math-p MOS (Sp) yn gymesur â gwreiddyn sgwâr y MOS n-math (\(S_p = \ sqrt {). S_n} \ ) ) ar yr un tybiaethau (er enghraifft, yr un strwythur morffolegol a'r un newid ym mhlygiad y bandiau yn yr aer) 29,30.Fodd bynnag, mae synwyryddion MOS un sylfaen yn dal i wynebu problemau megis terfyn canfod annigonol, sensitifrwydd isel a detholusrwydd mewn cymwysiadau ymarferol.Gellir mynd i’r afael â materion detholusrwydd i ryw raddau trwy greu araeau o synwyryddion (a elwir yn “drwynau electronig”) ac ymgorffori algorithmau dadansoddi cyfrifiannol megis meintioli fectorau hyfforddi (LVQ), dadansoddi prif gydrannau (PCA), a dadansoddiad sgwariau lleiaf rhannol (PLS)31 , 32, 33, 34, 35. Yn ogystal, mae cynhyrchu MOS32,36,37,38,39 isel-dimensiwn (ee nanomaterials un-dimensiwn (1D), 0D a 2D), yn ogystal â defnyddio nanomaterials eraill ( ee MOS40,41,42 , nanoronynnau metel nobl (NPs)43,44, nanomaterials carbon45,46 a pholymerau dargludol47,48) i greu heterogyfuniadau nanoraddfa (hy, MOS heteronanostructured) yw'r dulliau eraill a ffefrir i ddatrys y problemau uchod.O'i gymharu â ffilmiau MOS trwchus traddodiadol, gall MOS dimensiwn isel gydag arwynebedd penodol uchel ddarparu safleoedd mwy gweithredol ar gyfer arsugniad nwy a hwyluso trylediad nwy36,37,49.Yn ogystal, gall dyluniad heteronanostructures sy'n seiliedig ar MOS diwnio cludiant cludwr ymhellach ar y rhyngwyneb hetero, gan arwain at newidiadau mawr mewn ymwrthedd oherwydd swyddogaethau gweithredu gwahanol50,51,52.Yn ogystal, gall rhai o'r effeithiau cemegol (ee, gweithgaredd catalytig ac adweithiau arwyneb synergaidd) sy'n digwydd wrth ddylunio heteronanostructures MOS hefyd wella perfformiad synhwyrydd.50,53,54 Er y byddai dylunio a ffugio heteronanostructures MOS yn ddull addawol i wella perfformiad synhwyrydd, mae synwyryddion cemo-gwrthiannol modern fel arfer yn defnyddio treial a chamgymeriad, sy'n cymryd llawer o amser ac yn aneffeithlon.Felly, mae'n bwysig deall mecanwaith synhwyro synwyryddion nwy sy'n seiliedig ar MOS oherwydd gall arwain dyluniad synwyryddion cyfeiriadol perfformiad uchel.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae synwyryddion nwy MOS wedi datblygu'n gyflym ac mae rhai adroddiadau wedi'u cyhoeddi ar nanostrwythurau MOS55,56,57, synwyryddion nwy tymheredd ystafell58,59, deunyddiau synhwyrydd MOS arbennig60,61,62 a synwyryddion nwy arbenigol63.Mae papur adolygu mewn Adolygiadau Eraill yn canolbwyntio ar egluro mecanwaith synhwyro synwyryddion nwy yn seiliedig ar briodweddau ffisegol a chemegol cynhenid MOS, gan gynnwys rôl swyddi gwag ocsigen 64 , rôl heteronanostructures 55, 65 a throsglwyddo gwefr ar ryngwynebau hetero 66. Yn ogystal , mae llawer o baramedrau eraill yn effeithio ar berfformiad synhwyrydd, gan gynnwys heterostructure, maint grawn, tymheredd gweithredu, dwysedd diffyg, swyddi gwag ocsigen, a hyd yn oed awyrennau crisial agored o'r deunydd sensitif25,67,68,69,70,71.72, 73. Fodd bynnag, mae strwythur geometrig y ddyfais (a grybwyllir yn anaml), a bennir gan y berthynas rhwng y deunydd synhwyro a'r electrod gweithio, hefyd yn effeithio'n sylweddol ar sensitifrwydd y synhwyrydd74,75,76 (gweler adran 3 am ragor o fanylion) .Er enghraifft, mae Kumar et al.Adroddodd 77 ddau synhwyrydd nwy yn seiliedig ar yr un deunydd (ee, synwyryddion nwy dwy haen yn seiliedig ar TiO2@NiO a NiO@TiO2) ac arsylwyd gwahanol newidiadau mewn ymwrthedd nwy NH3 oherwydd geometregau dyfais gwahanol.Credwn y gall yr adolygiad hwn fod yn ganllaw i ddarllenwyr sy'n dymuno deall a dadansoddi mecanweithiau canfod nwy a gall gyfrannu at ddatblygiad synwyryddion nwy perfformiad uchel yn y dyfodol.
Ar ffig.Mae 1a yn dangos y model sylfaenol o fecanwaith synhwyro nwy yn seiliedig ar un MOS.Wrth i'r tymheredd godi, bydd arsugniad moleciwlau ocsigen (O2) ar yr wyneb MOS yn denu electronau o'r MOS ac yn ffurfio rhywogaethau anionig (fel O2- ac O-).Yna, mae haen disbyddu electron (EDL) ar gyfer MOS math n neu haen cronni twll (HAL) ar gyfer MOS math-p yn cael ei ffurfio ar wyneb y MOS 15, 23, 78. Y rhyngweithio rhwng O2 a'r Mae MOS yn achosi i fand dargludiad yr arwyneb MOS blygu i fyny a ffurfio rhwystr posibl.Yn dilyn hynny, pan fydd y synhwyrydd yn agored i'r nwy targed, mae'r nwy a arsugnir ar wyneb y MOS yn adweithio â rhywogaethau ocsigen ïonig, naill ai'n denu electronau (nwy ocsideiddio) neu'n rhoi electronau (lleihau nwy).Gall trosglwyddo electron rhwng y nwy targed a'r MOS addasu lled yr EDL neu HAL30,81 gan arwain at newid yng ngwrthiant cyffredinol y synhwyrydd MOS.Er enghraifft, ar gyfer nwy lleihäwr, bydd electronau'n cael eu trosglwyddo o'r nwy lleihäwr i MOS n-math, gan arwain at EDL is a gwrthiant is, y cyfeirir ato fel ymddygiad synhwyrydd math n.Mewn cyferbyniad, pan fydd MOS math-p yn agored i nwy sy'n lleihau sy'n pennu ymddygiad sensitifrwydd math-p, mae'r HAL yn crebachu ac mae'r gwrthiant yn cynyddu oherwydd rhoi electronau.Ar gyfer nwyon ocsideiddiol, mae ymateb y synhwyrydd yn groes i'r ymateb ar gyfer lleihau nwyon.
Mecanweithiau canfod sylfaenol ar gyfer MOS math n a math-p ar gyfer lleihau ac ocsideiddio nwyon b Ffactorau allweddol a phriodweddau ffisegol-gemegol neu faterol sy'n ymwneud â synwyryddion nwy lled-ddargludyddion 89
Ar wahân i'r mecanwaith canfod sylfaenol, mae'r mecanweithiau canfod nwy a ddefnyddir mewn synwyryddion nwy ymarferol yn eithaf cymhleth.Er enghraifft, rhaid i'r defnydd gwirioneddol o synhwyrydd nwy fodloni llawer o ofynion (megis sensitifrwydd, detholusrwydd, a sefydlogrwydd) yn dibynnu ar anghenion y defnyddiwr.Mae cysylltiad agos rhwng y gofynion hyn a phriodweddau ffisegol a chemegol y deunydd sensitif.Er enghraifft, dangosodd Xu et al.71 fod synwyryddion SnO2 yn cyflawni'r sensitifrwydd uchaf pan fo'r diamedr grisial (d) yn hafal i neu'n llai na dwywaith hyd Debye (λD) SnO271.Pan fydd d ≤ 2λD, mae SnO2 yn cael ei ddisbyddu'n llwyr ar ôl arsugniad moleciwlau O2, ac mae ymateb y synhwyrydd i'r nwy lleihäwr yn uchaf.Yn ogystal, gall paramedrau amrywiol eraill effeithio ar berfformiad synhwyrydd, gan gynnwys tymheredd gweithredu, diffygion grisial, a hyd yn oed awyrennau grisial agored y deunydd synhwyro.Yn benodol, mae dylanwad y tymheredd gweithredu yn cael ei esbonio gan y gystadleuaeth bosibl rhwng cyfraddau arsugniad ac ansugniad y nwy targed, yn ogystal ag adweithedd wyneb rhwng moleciwlau nwy arsugnedig a gronynnau ocsigen4,82.Mae effaith diffygion grisial yn gysylltiedig yn gryf â chynnwys swyddi gwag ocsigen [83, 84].Gall adweithedd gwahanol wynebau grisial agored hefyd effeithio ar weithrediad y synhwyrydd67,85,86,87.Mae awyrennau crisial agored â dwysedd is yn datgelu catïonau metel mwy anghydlynol gydag egni uwch, sy'n hyrwyddo arsugniad arwyneb ac adweithedd88.Mae Tabl 1 yn rhestru nifer o ffactorau allweddol a'u mecanweithiau canfyddiadol gwell cysylltiedig.Felly, trwy addasu'r paramedrau deunydd hyn, gellir gwella perfformiad canfod, ac mae'n hanfodol pennu'r ffactorau allweddol sy'n effeithio ar berfformiad synhwyrydd.
Perfformiodd Yamazoe89 a Shimanoe et al.68,71 nifer o astudiaethau ar fecanwaith damcaniaethol canfyddiad synhwyrydd a chynigiodd dri ffactor allweddol annibynnol sy'n dylanwadu ar berfformiad synhwyrydd, yn benodol swyddogaeth derbynnydd, swyddogaeth transducer, a chyfleustodau (Ffig. 1b)..Mae cysylltiad agos rhwng y swyddogaeth hon a phriodweddau cemegol MOS a gellir ei wella'n sylweddol trwy gyflwyno derbynyddion tramor (er enghraifft, NPs metel a MOS eraill).Mae'r swyddogaeth transducer yn cyfeirio at y gallu i drosi'r adwaith rhwng y nwy a'r wyneb MOS yn signal trydanol sy'n cael ei ddominyddu gan ffiniau grawn y MOS.Felly, mae maint gronynnau MOC a dwysedd derbynyddion tramor yn effeithio'n sylweddol ar swyddogaeth synhwyraidd.Adroddodd Katoch et al.90 fod gostyngiad maint grawn o nanofibrilau ZnO-SnO2 yn arwain at ffurfio heterojunctions niferus a mwy o sensitifrwydd synhwyrydd, yn gyson ag ymarferoldeb transducer.Cymharodd Wang et al.91 wahanol feintiau grawn o Zn2GeO4 a dangosodd gynnydd 6.5-plyg mewn sensitifrwydd synhwyrydd ar ôl cyflwyno ffiniau grawn.Os na all moleciwlau nwy dreiddio ac adweithio â'r MOS mewnol, bydd sensitifrwydd y synhwyrydd yn cael ei leihau.Mae'r defnyddioldeb yn gysylltiedig yn agos â dyfnder trylediad nwy penodol, sy'n dibynnu ar faint mandwll y deunydd synhwyro.Mae Sakai et al.Roedd 92 yn modelu sensitifrwydd y synhwyrydd i nwyon ffliw a chanfod bod pwysau moleciwlaidd y nwy a radiws mandwll y bilen synhwyrydd yn effeithio ar sensitifrwydd y synhwyrydd ar wahanol ddyfnderoedd trylediad nwy yn y bilen synhwyrydd.Mae'r drafodaeth uchod yn dangos y gellir datblygu synwyryddion nwy perfformiad uchel trwy gydbwyso ac optimeiddio swyddogaeth derbynnydd, swyddogaeth transducer, a chyfleustodau.
Mae'r gwaith uchod yn egluro mecanwaith canfyddiad sylfaenol un MOS ac yn trafod nifer o ffactorau sy'n effeithio ar berfformiad MOS.Yn ogystal â'r ffactorau hyn, gall synwyryddion nwy sy'n seiliedig ar heterostructures wella perfformiad synhwyrydd ymhellach trwy wella swyddogaethau synhwyrydd a derbynnydd yn sylweddol.Yn ogystal, gall heteronanostructures wella perfformiad synhwyrydd ymhellach trwy wella adweithiau catalytig, rheoleiddio trosglwyddo tâl, a chreu mwy o safleoedd arsugniad.Hyd yn hyn, astudiwyd llawer o synwyryddion nwy yn seiliedig ar heteronanostructures MOS i drafod mecanweithiau ar gyfer synhwyro uwch95,96,97.Roedd Miller et al.55 yn crynhoi nifer o fecanweithiau sy'n debygol o wella sensitifrwydd heteronanostructures, gan gynnwys arwyneb-ddibynnol, rhyngwyneb-ddibynnol, a strwythur-ddibynnol.Yn eu plith, mae'r mecanwaith mwyhau sy'n ddibynnol ar ryngwyneb yn rhy gymhleth i gwmpasu'r holl ryngweithiadau rhyngwyneb mewn un ddamcaniaeth, gan y gellir defnyddio synwyryddion amrywiol yn seiliedig ar ddeunyddiau heteronanostructured (er enghraifft, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, ac ati) .cwlwm Schottky).Yn nodweddiadol, mae synwyryddion heteronanostructured seiliedig ar MOS bob amser yn cynnwys dau neu fwy o fecanweithiau synhwyrydd datblygedig98,99,100.Gall effaith synergaidd y mecanweithiau mwyhau hyn wella derbyniad a phrosesu signalau synhwyrydd.Felly, mae deall mecanwaith canfyddiad synwyryddion yn seiliedig ar ddeunyddiau nanostrwythuredig heterogenaidd yn hanfodol er mwyn helpu ymchwilwyr i ddatblygu synwyryddion nwy o'r gwaelod i fyny yn unol â'u hanghenion.Yn ogystal, gall strwythur geometrig y ddyfais hefyd effeithio'n sylweddol ar sensitifrwydd y synhwyrydd 74, 75, 76. Er mwyn dadansoddi ymddygiad y synhwyrydd yn systematig, cyflwynir mecanweithiau synhwyro tri strwythur dyfais yn seiliedig ar wahanol ddeunyddiau heteronanostructured ac a drafodir isod.
Ar y rhyngwyneb hetero, mae electronau'n symud o un ochr gydag Ef mwy i'r ochr arall gydag Ef llai nes bod eu lefelau Fermi yn cyrraedd ecwilibriwm, a thyllau, i'r gwrthwyneb.Unwaith y bydd y synhwyrydd yn agored i'r nwy targed, mae crynodiad y cludwr MOS heteronanostructured yn newid, fel y mae uchder y rhwystr, a thrwy hynny wella'r signal canfod.Yn ogystal, mae gwahanol ddulliau o ffugio heteronanostructures yn arwain at wahanol berthnasoedd rhwng deunyddiau ac electrodau, sy'n arwain at geometregau dyfeisiau gwahanol a gwahanol fecanweithiau synhwyro.
Er bod heterojunctions yn chwarae rhan bwysig iawn mewn perfformiad canfod nwy, gall geometreg dyfais y synhwyrydd cyfan hefyd ddylanwadu'n sylweddol ar yr ymddygiad canfod, gan fod lleoliad sianel dargludiad y synhwyrydd yn dibynnu'n fawr ar geometreg y ddyfais.Trafodir tri geometreg nodweddiadol o ddyfeisiau MOS heterojunction yma, fel y dangosir yn Ffigur 2. Yn y math cyntaf, mae dau gysylltiad MOS yn cael eu dosbarthu ar hap rhwng dau electrod, ac mae lleoliad y sianel dargludol yn cael ei bennu gan y prif MOS, yr ail yw'r formation of heterogeneous nanostructures from different MOS, while only one MOS is connected to the electrode.Yn y trydydd math, mae dau ddeunydd ynghlwm wrth ddau electrod ar wahân, gan arwain y ddyfais trwy heterojunction a ffurfiwyd rhwng y ddau ddeunydd.
Mae arwydd “@” rhwng dau gysylltiad (ee “SnO2@NiO”) yn nodi bod y deunydd sgaffald (NiO) wedi'i addurno â SnO2 ar gyfer strwythur synhwyrydd math II.
Ar gyfer synwyryddion nwy sy'n seiliedig ar gyfansoddion MOS, mae dwy elfen MOS yn cael eu dosbarthu ar hap rhwng yr electrodau.Mae nifer o ddulliau saernïo wedi'u datblygu i baratoi cyfansoddion MOS, gan gynnwys sol-gel, coprecipitation, hydrothermol, electronyddu, a dulliau cymysgu mecanyddol98,102,103,104.Yn ddiweddar, defnyddiwyd fframweithiau metel-organig (MOFs), dosbarth o ddeunyddiau strwythuredig crisialog mandyllog sy'n cynnwys canolfannau metel a chysylltwyr organig, fel templedi ar gyfer gwneud cyfansoddion MOS mandyllog105,106,107,108.Mae'n werth nodi, er bod canran y cyfansoddion MOS yr un peth, gall y nodweddion sensitifrwydd amrywio'n fawr wrth ddefnyddio gwahanol brosesau gweithgynhyrchu.109,110 Er enghraifft, gwnaeth Gao et al.109 ddau synhwyrydd yn seiliedig ar gyfansoddion MoO3 ±SnO2 gyda'r un gymhareb atomig ( Mo:Sn = 1:1.9) a chanfod bod gwahanol ddulliau gwneuthuriad yn arwain at wahanol sensitifrwydd.Shaposhnik et al.Dywedodd 110 fod adwaith SnO2-TiO2 wedi'i gyd-ddyfodiad i H2 nwyol yn wahanol i adwaith deunyddiau cymysg fecanyddol, hyd yn oed ar yr un gymhareb Sn/Ti.Mae'r gwahaniaeth hwn yn codi oherwydd bod y berthynas rhwng maint crystallite MOP a MOP yn amrywio gyda gwahanol ddulliau synthesis109,110.Pan fo maint a siâp y grawn yn gyson o ran dwysedd rhoddwr a math lled-ddargludyddion, dylai'r ymateb aros yr un fath os nad yw'r geometreg gyswllt yn newid 110 .Mae Staerz et al.Dywedodd 111 fod nodweddion canfod nanoffibrau gwain-graidd SnO2-Cr2O3 (CSN) a CSNs daear SnO2-Cr2O3 bron yn union yr un fath, sy'n awgrymu nad yw morffoleg nanoffibr yn cynnig unrhyw fantais.
Yn ogystal â'r gwahanol ddulliau gwneuthuriad, mae mathau lled-ddargludyddion y ddau MOSFET gwahanol hefyd yn effeithio ar sensitifrwydd y synhwyrydd.Gellir ei rannu ymhellach yn ddau gategori yn dibynnu a yw'r ddau MOSFET o'r un math o lled-ddargludydd (cyffordd nn neu pp) neu wahanol fathau (cyffordd pn).Pan fydd synwyryddion nwy yn seiliedig ar gyfansoddion MOS o'r un math, trwy newid cymhareb molar y ddau MOS, nid yw'r nodwedd ymateb sensitifrwydd yn newid, ac mae sensitifrwydd y synhwyrydd yn amrywio yn dibynnu ar nifer yr heterojunctions nn- neu pp.Pan fydd un gydran yn dominyddu yn y cyfansawdd (ee 0.9 ZnO-0.1 SnO2 neu 0.1 ZnO-0.9 SnO2), mae'r sianel dargludiad yn cael ei bennu gan y MOS dominyddol, a elwir yn sianel dargludiad homojunction 92 .Pan fydd cymarebau'r ddwy gydran yn gymaradwy, tybir mai heterojunction98,102 sy'n dominyddu'r sianel ddargludo.Mae Yamazoe et al.Adroddodd 112,113 y gall rhanbarth heterocontact y ddwy gydran wella sensitifrwydd y synhwyrydd yn fawr oherwydd gall y rhwystr heterojunction a ffurfiwyd oherwydd gwahanol swyddogaethau gweithredu'r cydrannau reoli symudedd drifft y synhwyrydd sy'n agored i electronau yn effeithiol.Nwyon amgylchynol amrywiol 112,113.Ar ffig.Dengys Ffigur 3a y gall synwyryddion sy'n seiliedig ar strwythurau hierarchaidd ffibrog SnO2-ZnO gyda gwahanol gynnwys ZnO (o 0 i 10 môl % Zn) ganfod ethanol yn ddetholus.Yn eu plith, dangosodd synhwyrydd yn seiliedig ar ffibrau SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) y sensitifrwydd uchaf oherwydd ffurfio nifer fawr o heterojunctions a chynnydd yn yr arwynebedd arwyneb penodol, a gynyddodd swyddogaeth y trawsnewidydd a gwella sensitifrwydd 90 Fodd bynnag, gyda chynnydd pellach yn y cynnwys ZnO i 10 mol.%, gall y cyfansawdd microstructure SnO2-ZnO lapio ardaloedd actifadu arwyneb a lleihau sensitifrwydd synhwyrydd85.Gwelir tuedd debyg hefyd ar gyfer synwyryddion sy'n seiliedig ar gyfansoddion heterojunction pp NiO-NiFe2O4 gyda chymarebau Fe/Ni gwahanol (Ffig. 3b)114.
54b Ymatebion synwyryddion yn seiliedig ar gyfansoddion NiO pur a NiO-NiFe2O4 ar 50 ppm o nwyon amrywiol, 260 °C;114 (c) Diagram sgematig o nifer y nodau yn y cyfansoddiad xSnO2-(1-x)Co3O4 ac adweithiau gwrthiant a sensitifrwydd cyfatebol y cyfansoddiad xSnO2-(1-x)Co3O4 fesul 10 ppm CO, aseton, C6H6 ac SO2 nwy ar 350 ° C trwy newid y gymhareb molar o Sn/Co 98
Mae'r cyfansoddion pn-MOS yn dangos ymddygiad sensitifrwydd gwahanol yn dibynnu ar gymhareb atomig MOS115.Yn gyffredinol, mae ymddygiad synhwyraidd cyfansoddion MOS yn dibynnu'n fawr ar ba MOS sy'n gweithredu fel y prif sianel dargludiad ar gyfer y synhwyrydd.Felly, mae'n bwysig iawn nodweddu cyfansoddiad canrannol a nanostrwythur cyfansoddion.Cadarnhaodd Kim et al.98 y casgliad hwn trwy syntheseiddio cyfres o nanoffibrau cyfansawdd xSnO2 ± (1-x)Co3O4 trwy electronyddu ac astudio eu priodweddau synhwyrydd.Sylwasant fod ymddygiad y synhwyrydd cyfansawdd SnO2-Co3O4 yn newid o fath n i fath-p trwy leihau canran SnO2 (Ffig. 3c)98.Yn ogystal, dangosodd synwyryddion heterojunction-dominyddol (yn seiliedig ar 0.5 SnO2-0.5 Co3O4) y cyfraddau trosglwyddo uchaf ar gyfer C6H6 o'i gymharu â synwyryddion homojunction-dominyddol (ee, synwyryddion SnO2 uchel neu Co3O4).Mae ymwrthedd uchel cynhenid y synhwyrydd 0.5 SnO2-0.5 Co3O4 seiliedig a'i allu mwy i fodiwleiddio ymwrthedd cyffredinol y synhwyrydd yn cyfrannu at ei sensitifrwydd uchaf i C6H6.Yn ogystal, gall diffygion diffyg cyfatebiaeth dellt sy'n tarddu o ryngwynebau hetero SnO2-Co3O4 greu safleoedd arsugniad ffafriol ar gyfer moleciwlau nwy, a thrwy hynny wella ymateb synhwyrydd109,116.
Yn ogystal â MOS math lled-ddargludyddion, gellir addasu ymddygiad cyffwrdd cyfansoddion MOS hefyd gan ddefnyddio cemeg MOS-117.Defnyddiodd Huo et al.117 ddull mwydo-pob syml i baratoi cyfansoddion Co3O4-SnO2 a chanfod, ar gymhareb molar Co/Sn o 10%, fod y synhwyrydd yn arddangos ymateb canfod math-p i H2 a sensitifrwydd math n i H2.ymateb.Dangosir ymatebion synwyryddion i nwyon CO, H2S a NH3 yn Ffigur 4a117.Ar gymarebau Co/Sn isel, mae llawer o homojunctions yn ffurfio ar ffiniau nanograin SnO2±SnO2 ac yn arddangos ymatebion synhwyrydd math-n i H2 (Ffig. 4b,c)115.Gyda chynnydd yn y gymhareb Co/Sn hyd at 10 mol.%, yn lle homojunctions SnO2-SnO2, ffurfiwyd llawer o heterojunctions Co3O4-SnO2 ar yr un pryd (Ffig. 4d).Gan fod Co3O4 yn anactif mewn perthynas â H2, a bod SnO2 yn adweithio'n gryf â H2, mae adwaith H2 â rhywogaethau ocsigen ïonig yn digwydd yn bennaf ar wyneb SnO2117.Felly, mae electronau'n symud i SnO2 ac Ef SnO2 yn symud i'r band dargludiad, tra bod Ef Co3O4 yn aros yr un fath.O ganlyniad, mae gwrthiant y synhwyrydd yn cynyddu, sy'n dangos bod deunyddiau â chymhareb Co/Sn uchel yn arddangos ymddygiad synhwyro math-p (Ffig. 4e).Mewn cyferbyniad, mae nwyon CO, H2S, a NH3 yn adweithio â rhywogaethau ocsigen ïonig ar yr arwynebau SnO2 a Co3O4, ac mae electronau'n symud o'r nwy i'r synhwyrydd, gan arwain at ostyngiad mewn uchder rhwystr a sensitifrwydd n-math (Ffig. 4f)..Mae'r ymddygiad synhwyrydd gwahanol hwn oherwydd adweithedd gwahanol Co3O4 gyda gwahanol nwyon, a gadarnhawyd ymhellach gan Yin et al.118 .Yn yr un modd, Katoch et al.Dangosodd 119 fod gan gyfansoddion SnO2-ZnO ddetholusrwydd da a sensitifrwydd uchel i H2.Mae'r ymddygiad hwn yn digwydd oherwydd gall atomau H gael eu hamsugno'n hawdd i safleoedd O ZnO oherwydd croesrywiad cryf rhwng orbital-s H ac orbital-p O, sy'n arwain at feteleiddio ZnO120,121.
a cromliniau gwrthiant deinamig Co/Sn-10% ar gyfer nwyon lleihau nodweddiadol megis H2, CO, NH3 a H2S, b, c Co3O4/SnO2 diagram mecanwaith synhwyro cyfansawdd ar gyfer H2 ar % isel.Co/Sn, df Co3O4 Mecanwaith canfod H2 a CO, H2S a NH3 gyda chyfansawdd Co/Sn/SnO2 uchel
Felly, gallwn wella sensitifrwydd y synhwyrydd math I trwy ddewis dulliau gwneuthuriad priodol, lleihau maint grawn y cyfansoddion, a gwneud y gorau o gymhareb molar y cyfansoddion MOS.
Mae strwythurau synhwyrydd Math II yn strwythur synhwyrydd poblogaidd arall a all ddefnyddio amrywiaeth o ddeunyddiau nanostrwythuredig heterogenaidd, gan gynnwys un nano-ddeunydd “meistr” ac ail neu hyd yn oed trydydd nano-ddeunydd.Er enghraifft, defnyddir deunyddiau un dimensiwn neu ddau ddimensiwn wedi'u haddurno â nanoronynnau, craidd-cragen (CS) a deunyddiau heteronanostructured multilayer yn gyffredin mewn strwythurau synhwyrydd math II a byddant yn cael eu trafod yn fanwl isod.
Ar gyfer y deunydd heteronanostructure cyntaf (heteronanostructure addurnedig), fel y dangosir yn Ffig. 2b(1), mae sianeli dargludol y synhwyrydd wedi'u cysylltu gan ddeunydd sylfaen.Oherwydd ffurfio heterojunctions, gall nanoronynnau wedi'u haddasu ddarparu mwy o safleoedd adweithiol ar gyfer arsugniad neu ddadsugniad nwy, a gallant hefyd weithredu fel catalyddion i wella perfformiad synhwyro109,122,123,124.Nododd Yuan et al.41 y gall addurno nanowires WO3 â nanodots CeO2 ddarparu mwy o safleoedd arsugniad yn heterointerface CeO2@WO3 ac arwyneb CeO2 a chynhyrchu mwy o rywogaethau ocsigen cemisorbed ar gyfer adwaith ag aseton.Roedd Gunawan et al.125. Mae synhwyrydd aseton sensitifrwydd uwch-uchel yn seiliedig ar Au@α-Fe2O3 un-dimensiwn wedi'i gynnig a gwelwyd bod sensitifrwydd y synhwyrydd yn cael ei reoli gan actifadu moleciwlau O2 fel ffynhonnell ocsigen.Gall presenoldeb Au NPs weithredu fel catalydd i hyrwyddo daduniad moleciwlau ocsigen yn ocsigen dellt ar gyfer ocsidiad aseton.Cafwyd canlyniadau tebyg gan Choi et al.9 lle defnyddiwyd catalydd Pt i ddatgysylltu moleciwlau ocsigen a arsugnwyd yn rywogaethau ocsigen ïoneiddiedig a gwella'r ymateb sensitif i aseton.Yn 2017, dangosodd yr un tîm ymchwil fod nanoronynnau bimetallig yn llawer mwy effeithlon mewn catalysis na nanoronynnau metel nobl sengl, fel y dangosir yn Ffigur 5126. Mae 5a yn sgematig o'r broses weithgynhyrchu ar gyfer NPs bimetallig (PtM) seiliedig ar blatinwm gan ddefnyddio celloedd apoferritin gyda maint cyfartalog o lai na 3 nm.Yna, gan ddefnyddio'r dull electronyddu, PtM@WO3 nanofibers Cafwyd i gynyddu sensitifrwydd a detholusrwydd i aseton neu H2S (Ffig. 5b-g).Yn ddiweddar, mae catalyddion atom sengl (SACs) wedi dangos perfformiad catalytig rhagorol ym maes catalysis a dadansoddi nwy oherwydd effeithlonrwydd mwyaf posibl y defnydd o atomau a strwythurau electronig wedi'u tiwnio127,128.Mae Shin et al.Defnyddiodd 129 nanolenni carbon nitrid (MCN), SnCl2 a PVP wedi'u hangori gan Pt-SA fel ffynonellau cemegol i baratoi ffibrau mewnol Pt@MCN@SnO2 ar gyfer canfod nwy.Er gwaethaf cynnwys isel iawn Pt@MCN (o 0.13 wt.% i 0.68 wt.%), mae perfformiad canfod fformaldehyd nwyol Pt@MCN@SnO2 yn well na samplau cyfeirio eraill (SnO2 pur, MCN@SnO2 a Pt NPs@ SnO2 )..Gellir priodoli'r perfformiad canfod rhagorol hwn i effeithlonrwydd atomig mwyaf y catalydd Pt SA a'r cwmpas lleiaf o safleoedd gweithredol SnO2129.
Dull amgáu wedi'i lwytho gan apoferritin i gael nanoronynnau PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi);priodweddau nwy sensitif bd pristine WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, a Pt-NiO@WO3 nanofiber;yn seiliedig, er enghraifft, ar briodweddau detholusrwydd PtPd@WO3, PtRn@WO3 a Pt-NiO@WO3 synwyryddion nanofiber i 1 ppm o nwy ymyrryd 126
Yn ogystal, gall heterojunctions a ffurfiwyd rhwng deunyddiau sgaffald a nanoronynnau hefyd fodiwleiddio sianeli dargludiad yn effeithiol trwy fecanwaith modiwleiddio rheiddiol i wella perfformiad synhwyrydd130,131,132.Ar ffig.Mae Ffigur 6a yn dangos nodweddion synhwyrydd nanowires SnO2 pur a Cr2O3@SnO2 ar gyfer lleihau ac ocsideiddio nwyon a'r mecanweithiau synhwyrydd cyfatebol131.O'i gymharu â nanowires SnO2 pur, mae ymateb nanowires Cr2O3@SnO2 i leihau nwyon yn cael ei wella'n fawr, tra bod yr ymateb i nwyon ocsideiddio yn gwaethygu.Mae cysylltiad agos rhwng y ffenomenau hyn ac arafiad lleol sianeli dargludiad y nanowires SnO2 i gyfeiriad rheiddiol yr heterojunction pn ffurfiedig.Gellir tiwnio ymwrthedd y synhwyrydd yn syml trwy newid lled EDL ar wyneb nanowires pur SnO2 ar ôl dod i gysylltiad â nwyon lleihau ac ocsideiddio.Fodd bynnag, ar gyfer nanowires Cr2O3@SnO2, cynyddir y DEL cychwynnol o nanowires SnO2 mewn aer o'i gymharu â nanowires SnO2 pur, ac mae'r sianel dargludiad yn cael ei hatal oherwydd ffurfio heterojunction.Felly, pan fydd y synhwyrydd yn agored i nwy sy'n lleihau, mae'r electronau sydd wedi'u dal yn cael eu rhyddhau i'r nanowires SnO2 ac mae'r EDL yn cael ei leihau'n sylweddol, gan arwain at sensitifrwydd uwch na nanowires SnO2 pur.I'r gwrthwyneb, wrth newid i nwy ocsideiddiol, mae ehangu DEL yn gyfyngedig, gan arwain at sensitifrwydd isel.Arsylwyd canlyniadau ymateb synhwyraidd tebyg gan Choi et al., 133 lle roedd nanowires SnO2 wedi'u haddurno â nanoronynnau WO3 math-p yn dangos ymateb synhwyraidd sylweddol well i leihau nwyon, tra bod synwyryddion SnO2 wedi'u haddurno wedi gwella sensitifrwydd i nwyon ocsideiddiol.Nanoronynnau TiO2 (Ffig. 6b) 133. Mae'r canlyniad hwn yn bennaf oherwydd swyddogaethau gwaith gwahanol nanoronynnau SnO2 a MOS (TiO2 neu WO3).Mewn nanoronynnau math-p (math-n), mae sianel dargludiad y deunydd fframwaith (SnO2) yn ehangu (neu'n contractio) i'r cyfeiriad rheiddiol, ac yna, o dan weithred lleihau (neu ocsidiad), ehangu pellach (neu fyrhau) sianel dargludiad SnO2 – asen ) y nwy ( Ffig. 6b).
Mecanwaith modiwleiddio rheiddiol a achosir gan LF MOS wedi'i addasu.Crynodeb o ymatebion nwy i nwyon lleihau ac ocsideiddio 10 ppm yn seiliedig ar nanowires pur SnO2 a Cr2O3@SnO2 a diagramau sgematig mecanwaith synhwyro cyfatebol;a chynlluniau cyfatebol nanorodau WO3@SnO2 a mecanwaith canfod133
Mewn dyfeisiau heterostructure dwy haen a multilayer, mae sianel dargludiad y ddyfais yn cael ei dominyddu gan yr haen (yr haen isaf fel arfer) mewn cysylltiad uniongyrchol â'r electrodau, a gall yr heterojunction a ffurfiwyd ar ryngwyneb y ddwy haen reoli dargludedd yr haen isaf .Felly, pan fydd nwyon yn rhyngweithio â'r haen uchaf, gallant effeithio'n sylweddol ar sianeli dargludiad yr haen isaf a gwrthiant 134 y ddyfais.Er enghraifft, mae Kumar et al.Adroddodd 77 am ymddygiad gwrthgyferbyniol haenau dwbl TiO2@NiO a NiO@TiO2 ar gyfer NH3.Mae'r gwahaniaeth hwn yn codi oherwydd bod sianeli dargludiad y ddau synhwyrydd yn dominyddu mewn haenau o wahanol ddeunyddiau (NiO a TiO2, yn y drefn honno), ac yna mae'r amrywiadau yn y sianeli dargludo gwaelodol yn wahanol77.
Mae heteronanostructures dwy haen neu amlhaenog yn cael eu cynhyrchu'n gyffredin gan sputtering, dyddodiad haen atomig (ALD) a centrifugation56,70,134,135,136.Gellir rheoli trwch ffilm ac ardal gyswllt y ddau ddeunydd yn dda.Mae Ffigurau 7a a b yn dangos nanoffilmiau NiO@SnO2 a Ga2O3@WO3 a gafwyd drwy sputtering ar gyfer canfod ethanol135,137.Fodd bynnag, mae'r dulliau hyn yn gyffredinol yn cynhyrchu ffilmiau gwastad, ac mae'r ffilmiau gwastad hyn yn llai sensitif na deunyddiau nanostrwythuredig 3D oherwydd eu harwynebedd penodol isel a athreiddedd nwy.Felly, mae strategaeth cyfnod hylif ar gyfer ffugio ffilmiau haen ddeuol gyda gwahanol hierarchaethau hefyd wedi'i chynnig i wella perfformiad canfyddiadol trwy gynyddu'r arwynebedd arwyneb penodol41,52,138.Cyfunodd Zhu et al139 dechnegau sputtering a hydrothermol i gynhyrchu nanowires ZnO hynod drefnus dros nanowires SnO2 (nanowires ZnO@SnO2) ar gyfer canfod H2S (Ffig. 7c).Mae ei ymateb i 1 ppm H2S 1.6 gwaith yn uwch na synhwyrydd yn seiliedig ar nanofilms sputtered ZnO@SnO2.Mae Liu et al.Adroddodd 52 fod synhwyrydd H2S perfformiad uchel yn defnyddio dull dyddodiad cemegol dau gam yn y fan a'r lle i wneud nanostrwythurau hierarchaidd SnO2@NiO ac yna anelio thermol (Ffig. 10d).O'i gymharu â ffilmiau deulayer sputtered confensiynol SnO2@NiO, mae perfformiad sensitifrwydd strwythur deuhaen hierarchaidd SnO2@NiO wedi gwella'n sylweddol oherwydd y cynnydd mewn arwynebedd arwyneb penodol52,137.
Synhwyrydd nwy haen dwbl yn seiliedig ar MOS.nanofilm NiO@SnO2 ar gyfer canfod ethanol;137b Ga2O3@WO3 nanofilm ar gyfer canfod ethanol;Strwythur hierarchaidd dwy haen SnO2@ZnO 135c hynod drefnus ar gyfer canfod H2S;Strwythur hierarchaidd deuhaen 139d SnO2@NiO ar gyfer canfod H2S52.
Mewn dyfeisiau math II sy'n seiliedig ar heteronanostructures cragen graidd (CSHNs), mae'r mecanwaith synhwyro yn fwy cymhleth, gan nad yw'r sianeli dargludiad yn gyfyngedig i'r gragen fewnol.Gall y llwybr gweithgynhyrchu a thrwch (hs) y pecyn bennu lleoliad y sianeli dargludol.Er enghraifft, wrth ddefnyddio dulliau synthesis o'r gwaelod i fyny, mae sianeli dargludiad fel arfer yn gyfyngedig i'r craidd mewnol, sy'n debyg o ran strwythur i strwythurau dyfais dwy haen neu aml-haen (Ffig. 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu et al.Adroddodd 144 ddull o'r gwaelod i fyny o gael CSHN NiO@α-Fe2O3 a CuO@α-Fe2O3 trwy adneuo haen o NPs NiO neu CuO ar nanorodau α-Fe2O3 lle roedd y sianel ddargludiad wedi'i chyfyngu gan y rhan ganolog.(Nanorods α-Fe2O3).Liu et al.Llwyddodd 142 hefyd i gyfyngu'r sianel dargludiad i brif ran CSHN TiO2 @ Si trwy adneuo TiO2 ar araeau parod o nanowires silicon.Felly, mae ei ymddygiad synhwyro (math-p neu n-math) yn dibynnu ar fath lled-ddargludyddion y nanowire silicon yn unig.
Fodd bynnag, cafodd y rhan fwyaf o'r synwyryddion CSHN yr adroddwyd amdanynt (Ffig. 2b(4)) eu gwneud trwy drosglwyddo powdrau o'r deunydd CS wedi'i syntheseiddio i sglodion.Yn yr achos hwn, mae trwch y tai (hs) yn effeithio ar lwybr dargludiad y synhwyrydd.Ymchwiliodd grŵp Kim i effaith hs ar berfformiad canfod nwy a chynigiodd fecanwaith canfod posibl100,112,145,146,147,148. Credir bod dau ffactor yn cyfrannu at fecanwaith synhwyro'r strwythur hwn: (1) modiwleiddio rheiddiol EDL y gragen a (2) effaith ceg y groth maes trydanol (Ffig. 8) 145. Soniodd yr ymchwilwyr fod y sianel dargludiad o'r cludwyr wedi'i gyfyngu'n bennaf i'r haen cregyn pan mae hs > λD yr haen cragen145. Credir bod dau ffactor yn cyfrannu at fecanwaith synhwyro'r strwythur hwn: (1) modiwleiddio rheiddiol EDL y gragen a (2) effaith ceg y groth maes trydanol (Ffig. 8) 145. Soniodd yr ymchwilwyr fod y sianel dargludiad o'r cludwyr wedi'i gyfyngu'n bennaf i'r haen cregyn pan mae hs > λD yr haen cragen145. 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. Credir bod dau ffactor yn gysylltiedig â mecanwaith canfyddiad y strwythur hwn: (1) modiwleiddio rheiddiol EDL y gragen a (2) effaith niwlio'r maes trydan (Ffig. 8) 145. Nododd yr ymchwilwyr hynny mae'r sianel dargludiad cludwr wedi'i chyfyngu'n bennaf i'r gragen pan fydd hs> λD cregyn145.Credir bod dau ffactor yn cyfrannu at fecanwaith canfod y strwythur hwn: (1) modiwleiddio rheiddiol DEL y gragen a (2) effaith ceg y groth mewn meysydd trydanol (Ffig. 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〱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 ноличество носителелеонононононононононононочелонононочелононононочелонононочелоночелононочелононочелононочелонононочельночелонононочелононононо. Nododd yr ymchwilwyr fod y sianel dargludiad Pan hs> λD145 y gragen, mae nifer y cludwyr yn gyfyngedig yn bennaf gan y gragen.Felly, ym modyliad gwrthiannol y synhwyrydd yn seiliedig ar CSHN, mae modiwleiddio rheiddiol y cladin DEL yn drech (Ffig. 8a).Fodd bynnag, ar hs ≤ λD y gragen, mae'r gronynnau ocsigen sy'n cael eu hamsugno gan y gragen a'r heterojunction a ffurfiwyd yn yr heterojunction CS wedi'u disbyddu'n llwyr o electronau. Felly, mae'r sianel dargludiad nid yn unig wedi'i lleoli y tu mewn i'r haen gragen ond hefyd yn rhannol yn y rhan graidd, yn enwedig pan fo hs < λD o'r haen cregyn. Felly, mae'r sianel dargludiad nid yn unig wedi'i lleoli y tu mewn i'r haen gragen ond hefyd yn rhannol yn y rhan graidd, yn enwedig pan fo hs < λD o'r haen cregyn. Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевинной части, особенно при hs < λD оболочечного слоя. Felly, mae'r sianel dargludiad wedi'i lleoli nid yn unig y tu mewn i'r haen gragen, ond hefyd yn rhannol yn y rhan graidd, yn enwedig ar hs < λD yr haen cragen.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 < 尳层的。 hs < D 时. Поэтому канал проводимости располагается нетолько внутри оболочки, dim a сично yn сердцевине, осиононо, очеоно, оболочки, ac ati. Felly, mae'r sianel dargludiad wedi'i lleoli nid yn unig y tu mewn i'r gragen, ond hefyd yn rhannol yn y craidd, yn enwedig ar hs < λD y gragen.Yn yr achos hwn, mae'r gragen electron sydd wedi'i disbyddu'n llawn a'r haen graidd sydd wedi'i disbyddu'n rhannol yn helpu i fodiwleiddio ymwrthedd y CSHN cyfan, gan arwain at effaith cynffon maes trydanol (Ffig. 8b).Mae rhai astudiaethau eraill wedi defnyddio cysyniad ffracsiwn cyfaint EDL yn lle cynffon maes trydan i ddadansoddi'r effaith hs100,148.Gan gymryd y ddau gyfraniad hyn i ystyriaeth, mae cyfanswm modiwleiddio'r gwrthiant CSHN yn cyrraedd ei werth mwyaf pan fo hs yn debyg i'r wain λD, fel y dangosir yn Ffig. 8c.Felly, gall yr hs gorau posibl ar gyfer CSHN fod yn agos at y gragen λD, sy'n gyson ag arsylwadau arbrofol99,144,145,146,149.Mae sawl astudiaeth wedi dangos y gall hs hefyd effeithio ar sensitifrwydd synwyryddion pn-heterojunction seiliedig ar CSHN40,148.Li et al.148 a Bai et al.Ymchwiliodd 40 yn systematig i effaith hs ar berfformiad synwyryddion CSHN pn-heterojunction, megis TiO2@CuO a ZnO@NiO, trwy newid y cylch cladin ALD.O ganlyniad, newidiodd ymddygiad synhwyraidd o fath-p i fath n gyda hs40,148 yn cynyddu.Mae'r ymddygiad hwn oherwydd y ffaith y gellir ystyried heterostructures ar y dechrau (gyda nifer gyfyngedig o gylchoedd ALD) fel heteronanostructures wedi'u haddasu.Felly, mae'r sianel ddargludiad wedi'i chyfyngu gan yr haen graidd (MOSFET math-p), ac mae'r synhwyrydd yn arddangos ymddygiad canfod math-p.Wrth i nifer y cylchoedd ALD gynyddu, mae'r haen cladin (MOSFET math n) yn dod yn lled-barhaus ac yn gweithredu fel sianel dargludiad, gan arwain at sensitifrwydd n-math.Adroddwyd am ymddygiad trawsnewid synhwyraidd tebyg ar gyfer heteronanostructures canghennog pn 150,151 .Mae Zhou et al.Ymchwiliodd 150 i sensitifrwydd heteronanostructures canghennog Zn2SnO4@Mn3O4 trwy reoli cynnwys Zn2SnO4 ar wyneb nanowires Mn3O4.Pan ffurfiwyd cnewyllyn Zn2SnO4 ar yr wyneb Mn3O4, sylwyd ar sensitifrwydd math-p.Gyda chynnydd pellach yn y cynnwys Zn2SnO4, mae'r synhwyrydd sy'n seiliedig ar heteronanostructures canghennog Zn2SnO4@Mn3O4 yn newid i'r ymddygiad synhwyrydd n-math.
Dangosir disgrifiad cysyniadol o fecanwaith synhwyrydd dau-swyddogaethol CS nanowires.a Modyliad ymwrthedd o ganlyniad i fodiwleiddio rheiddiol o gregyn wedi'u disbyddu gan electron, b Effaith negyddol ceg y groth ar fodiwleiddio gwrthiant, a c Modyliad gwrthiant cyflawn o nanowires CS oherwydd cyfuniad o'r ddwy effaith 40
I gloi, mae synwyryddion math II yn cynnwys llawer o wahanol nanostrwythurau hierarchaidd, ac mae perfformiad y synhwyrydd yn dibynnu'n fawr ar drefniant y sianeli dargludol.Felly, mae'n hanfodol rheoli lleoliad sianel dargludiad y synhwyrydd a defnyddio model MOS heteronanostructured addas i astudio mecanwaith synhwyro estynedig synwyryddion math II.
Nid yw strwythurau synhwyrydd Math III yn gyffredin iawn, ac mae'r sianel dargludiad yn seiliedig ar heterojunction a ffurfiwyd rhwng dau lled-ddargludyddion sy'n gysylltiedig â dau electrod, yn y drefn honno.Fel arfer ceir strwythurau dyfais unigryw trwy dechnegau microbeiriannu ac mae eu mecanweithiau synhwyro yn wahanol iawn i'r ddau strwythur synhwyrydd blaenorol.Mae cromlin IV synhwyrydd Math III fel arfer yn arddangos nodweddion cywiro nodweddiadol oherwydd ffurfiant heterojunction48,152,153.Gellir disgrifio cromlin nodweddiadol I–V heterojunction delfrydol gan fecanwaith thermionig allyriad electronau dros uchder y rhwystr heterojunction152,154,155.
lle Va yw'r foltedd gogwydd, A yw ardal y ddyfais, k yw'r cysonyn Boltzmann, T yw'r tymheredd absoliwt, q yw'r tâl cludo, Jn a Jp yw'r dwyseddau cerrynt tryledu twll a electronau, yn y drefn honno.Mae IS yn cynrychioli'r cerrynt dirlawnder gwrthdro, a ddiffinnir fel: 152,154,155
Felly, mae cyfanswm cerrynt yr heterojunction pn yn dibynnu ar y newid yn y crynodiad o gludwyr tâl a'r newid yn uchder rhwystr yr heterojunction, fel y dangosir yn hafaliadau (3) a (4) 156
lle mae nn0 a pp0 yn grynodiad electronau (tyllau) mewn MOS n-math (math-p), \(V_{bi}^0\) yw'r potensial adeiledig, Dp (Dn) yw cyfernod trylediad electronau (tyllau), Ln (Lp ) yw hyd trylediad electronau (tyllau), ΔEv (ΔEc) yw symudiad egni'r band falens (band dargludiad) ar yr heterojunction.Er bod y dwysedd presennol yn gymesur â dwysedd y cludwr, mae mewn cyfrannedd gwrthdro esbonyddol i \(V_{bi}^0\).Felly, mae'r newid cyffredinol yn y dwysedd presennol yn dibynnu'n gryf ar fodiwleiddio uchder y rhwystr heterojunction.
Fel y soniwyd uchod, gall creu MOSFETs hetero-nanostrwythuredig (er enghraifft, dyfeisiau math I a math II) wella perfformiad y synhwyrydd yn sylweddol, yn hytrach na chydrannau unigol.Ac ar gyfer dyfeisiau math III, gall yr ymateb heteronanostructure fod yn uwch na dwy gydran48,153 neu'n uwch nag un gydran76, yn dibynnu ar gyfansoddiad cemegol y deunydd.Mae sawl adroddiad wedi dangos bod ymateb heteronanostructures yn llawer uwch nag ymateb un gydran pan fo un o'r cydrannau'n ansensitif i'r nwy targed48,75,76,153.Yn yr achos hwn, bydd y nwy targed yn rhyngweithio â'r haen sensitif yn unig ac yn achosi shifft Ef o'r haen sensitif a newid yn uchder y rhwystr heterojunction.Yna bydd cyfanswm cerrynt y ddyfais yn newid yn sylweddol, gan ei fod yn gysylltiedig yn wrthdro ag uchder y rhwystr heterojunction yn ôl yr hafaliad.(3) a (4) 48,76,153.Fodd bynnag, pan fydd y ddau gydrannau math n a math-p yn sensitif i'r nwy targed, gall perfformiad canfod fod rhywle rhyngddynt.Cynhyrchodd José et al.76 synhwyrydd mandyllog NO2 ffilm NiO/SnO2 trwy sputtering a chanfu fod sensitifrwydd y synhwyrydd yn uwch na sensitifrwydd y synhwyrydd seiliedig ar NiO yn unig, ond yn is na sensitifrwydd y synhwyrydd SnO2.synhwyrydd.Mae'r ffenomen hon oherwydd y ffaith bod SnO2 a NiO yn dangos adweithiau cyferbyniol i NO276.Hefyd, oherwydd bod gan y ddwy gydran sensitifrwydd nwy gwahanol, efallai y bydd ganddynt yr un tueddiad i ganfod nwyon ocsideiddio a lleihau.Er enghraifft, mae Kwon et al.Cynigiodd 157 synhwyrydd nwy pn-heterojunction NiO/SnO2 trwy sbwteri lletraws, fel y dangosir yn Ffig. 9a.Yn ddiddorol, dangosodd y synhwyrydd pn-heterojunction NiO/SnO2 yr un duedd sensitifrwydd ar gyfer H2 a NO2 (Ffig. 9a).I ddatrys y canlyniad hwn, mae Kwon et al.157 ymchwilio'n systematig i sut mae NO2 a H2 yn newid crynodiadau cludwyr a thiwnio \(V_{bi}^0\) o'r ddau ddefnydd gan ddefnyddio nodweddion IV ac efelychiadau cyfrifiadurol (Ffig. 9bd).Mae ffigurau 9b ac c yn dangos gallu H2 a NO2 i newid dwysedd cludo synwyryddion yn seiliedig ar p-NiO (pp0) ac n-SnO2 (nn0), yn y drefn honno.Maent yn dangos bod pp0 o p-math NiO newid ychydig yn yr amgylchedd NO2, tra ei fod yn newid yn ddramatig yn yr amgylchedd H2 (Ffig. 9b).Fodd bynnag, ar gyfer n-math SnO2, mae nn0 yn ymddwyn yn y gwrthwyneb (Ffig. 9c).Yn seiliedig ar y canlyniadau hyn, daeth yr awduron i'r casgliad pan gymhwyswyd H2 i'r synhwyrydd yn seiliedig ar heterojunction pn NiO/SnO2, arweiniodd cynnydd mewn nn0 at gynnydd yn Jn, ac arweiniodd \(V_{bi}^0\) at a gostyngiad yn yr ymateb (Ffig. 9d ).Ar ôl dod i gysylltiad â NO2, arweiniodd gostyngiad mawr mewn nn0 yn SnO2 a chynnydd bach mewn pp0 yn NiO at ostyngiad mawr mewn \(V_{bi}^0\), sy'n sicrhau cynnydd yn yr ymateb synhwyraidd (Ffig. 9d ) 157 I gloi, mae newidiadau yn y crynodiad o gludwyr a \(V_{bi}^0\) yn arwain at newidiadau yng nghyfanswm y cerrynt, sy'n effeithio ymhellach ar y gallu i ganfod.
Mae mecanwaith synhwyro'r synhwyrydd nwy yn seiliedig ar strwythur y ddyfais Math III.Sganio delweddau trawstoriadol microsgopeg electron (SEM), dyfais nanocoil p-NiO/n-SnO2 a phriodweddau synhwyrydd synhwyrydd heterojunction nanocoil p-NiO/n-SnO2 ar 200°C ar gyfer H2 a NO2;b , SEM trawsdoriadol dyfais c, a chanlyniadau efelychu dyfais gyda haen b-NiO a haen-c n-SnO2.Mae'r synhwyrydd b p-NiO a'r synhwyrydd c n-SnO2 yn mesur ac yn cyd-fynd â'r nodweddion I–V mewn aer sych ac ar ôl dod i gysylltiad â H2 a NO2.Modelwyd map dau ddimensiwn o ddwysedd b-hole yn p-NiO a map o electronau c yn yr haen n-SnO2 gyda graddfa lliw gan ddefnyddio meddalwedd TCAD Sentaurus.d Canlyniadau efelychiad yn dangos map 3D o p-NiO/n-SnO2 mewn aer sych, H2 a NO2157 yn yr amgylchedd.
Yn ogystal â phriodweddau cemegol y deunydd ei hun, mae strwythur y ddyfais Math III yn dangos y posibilrwydd o greu synwyryddion nwy hunan-bweru, nad yw'n bosibl gyda dyfeisiau Math I a Math II.Oherwydd eu maes trydan cynhenid (BEF), defnyddir strwythurau deuod heterojunction pn yn gyffredin i adeiladu dyfeisiau ffotofoltäig a dangos potensial ar gyfer gwneud synwyryddion nwy ffotodrydanol hunan-bweru ar dymheredd ystafell o dan olau74,158,159,160,161.Mae BEF ar yr heterointerface, a achosir gan y gwahaniaeth yn lefelau Fermi y deunyddiau, hefyd yn cyfrannu at wahanu parau electron-twll.Mantais synhwyrydd nwy ffotofoltäig hunan-bwer yw ei ddefnydd pŵer isel oherwydd gall amsugno egni'r golau goleuo ac yna rheoli ei hun neu ddyfeisiau bach eraill heb fod angen ffynhonnell pŵer allanol.Er enghraifft, mae Tanuma a Sugiyama162 wedi ffugio heterojunctions NiO/ZnO pn fel celloedd solar i actifadu synwyryddion CO2 polygrisialog seiliedig ar SnO2.Gad et al.Adroddodd 74 am synhwyrydd nwy ffotofoltäig hunan-bwer yn seiliedig ar heterojunction pn Si/ZnO@CdS, fel y dangosir yn Ffig. 10a.Tyfwyd nanowires ZnO â gogwydd fertigol yn uniongyrchol ar swbstradau silicon math-p i ffurfio heterojunctions pn Si/ZnO.Yna addaswyd nanoronynnau CdS ar wyneb nanowires ZnO trwy addasu wyneb cemegol.Ar ffig.Mae 10a yn dangos canlyniadau ymateb synhwyrydd Si/ZnO@CdS all-lein ar gyfer O2 ac ethanol.O dan oleuo, mae'r foltedd cylched agored (Voc) oherwydd gwahanu parau tyllau electron yn ystod BEP ar yr heterointerface Si/ZnO yn cynyddu'n llinol gyda nifer y deuodau cysylltiedig74,161.Gellir cynrychioli llais gan hafaliad.(5) 156,
lle mae ND, NA, a Ni yn grynodiadau o roddwyr, derbynwyr, a chludwyr cynhenid, yn y drefn honno, ac mae k, T, a q yr un paramedrau ag yn yr hafaliad blaenorol.Pan fyddant yn agored i nwyon ocsideiddiol, maent yn echdynnu electronau o nanowires ZnO, sy'n arwain at ostyngiad mewn \(N_D^{ZnO}\) a Voc.I'r gwrthwyneb, arweiniodd lleihau nwyon at gynnydd mewn Voc (Ffig. 10a).Wrth addurno ZnO â nanoronynnau CdS, mae electronau ffotogynhyrfus mewn nanoronynnau CdS yn cael eu chwistrellu i mewn i fand dargludiad ZnO ac yn rhyngweithio â'r nwy arsugnedig, gan gynyddu'r effeithlonrwydd canfyddiad74,160.Adroddwyd am synhwyrydd nwy ffotofoltäig hunan-bwer tebyg yn seiliedig ar Si/ZnO gan Hoffmann et al.160, 161 (Ffig. 10b).Gellir paratoi'r synhwyrydd hwn gan ddefnyddio llinell o nanoronynnau ZnO â swyddogaeth amin ([3-(2-aminoethylamino)propyl] trimethoxysilane) (amino-functionalized-SAM) a thiol ((3-mercaptopropyl)-functionalized, i addasu'r swyddogaeth gwaith o'r nwy targed ar gyfer canfod NO2 (trimethoxysilane) (thiol-functionalized-SAM)) (Ffig. 10b) 74,161.
Synhwyrydd nwy ffotodrydanol hunan-bwer yn seiliedig ar strwythur dyfais math III.synhwyrydd nwy ffotofoltäig hunan-bwer yn seiliedig ar Si/ZnO@CdS, mecanwaith synhwyro hunan-bwer ac ymateb synhwyrydd i nwyon ocsidiedig (O2) a llai (ethanol 1000 ppm) o dan olau'r haul;74b Synhwyrydd nwy ffotofoltäig hunan-bwer yn seiliedig ar synwyryddion Si ZnO/ZnO ac ymatebion synhwyrydd i nwyon amrywiol ar ôl i ZnO SAM gael ei weithredu gydag aminau terfynol a thiols 161
Felly, wrth drafod mecanwaith sensitif synwyryddion math III, mae'n bwysig pennu'r newid yn uchder y rhwystr heterojunction a gallu'r nwy i ddylanwadu ar y crynodiad cludwr.Yn ogystal, gall goleuo gynhyrchu cludwyr ffotogynhyrchu sy'n adweithio â nwyon, sy'n addawol ar gyfer canfod nwy hunan-bweru.
Fel y trafodwyd yn yr adolygiad hwn o lenyddiaeth, mae llawer o wahanol heteronanostructures MOS wedi'u gwneud i wella perfformiad synhwyrydd.Chwiliwyd cronfa ddata Web of Science am eiriau allweddol amrywiol (cyfansoddion metel ocsid, ocsidau metel gwain craidd, ocsidau metel haenog, a dadansoddwyr nwy hunan-bweru) yn ogystal â nodweddion nodedig (digonedd, sensitifrwydd / detholusrwydd, potensial cynhyrchu pŵer, gweithgynhyrchu) .Dull Dangosir nodweddion tri o'r tri dyfais hyn yn Nhabl 2. Trafodir y cysyniad dylunio cyffredinol ar gyfer synwyryddion nwy perfformiad uchel trwy ddadansoddi'r tri ffactor allweddol a gynigir gan Yamazoe.Mecanweithiau ar gyfer Synwyryddion Heterostructure MOS Er mwyn deall y ffactorau sy'n dylanwadu ar synwyryddion nwy, mae paramedrau MOS amrywiol (ee, maint grawn, tymheredd gweithredu, diffyg a dwysedd swyddi gwag ocsigen, awyrennau crisial agored) wedi'u hastudio'n ofalus.Mae strwythur dyfais, sydd hefyd yn hanfodol i ymddygiad synhwyro'r synhwyrydd, wedi'i esgeuluso ac anaml y mae'n cael ei drafod.Mae'r adolygiad hwn yn trafod y mecanweithiau sylfaenol ar gyfer canfod tri math nodweddiadol o strwythur dyfais.
Gall strwythur maint grawn, dull gweithgynhyrchu, a nifer heterojunctions y deunydd synhwyro mewn synhwyrydd Math I effeithio'n fawr ar sensitifrwydd y synhwyrydd.Yn ogystal, mae cymhareb molar y cydrannau hefyd yn effeithio ar ymddygiad y synhwyrydd.Strwythurau dyfais Math II (heteronanostructures addurniadol, ffilmiau dwy haen neu amlhaenog, HSSNs) yw'r strwythurau dyfais mwyaf poblogaidd sy'n cynnwys dwy gydran neu fwy, a dim ond un gydran sydd wedi'i chysylltu â'r electrod.Ar gyfer y strwythur dyfais hwn, mae pennu lleoliad y sianeli dargludiad a'u newidiadau cymharol yn hanfodol wrth astudio'r mecanwaith canfyddiad.Gan fod dyfeisiau math II yn cynnwys llawer o wahanol heteronanostructures hierarchaidd, mae llawer o fecanweithiau synhwyro gwahanol wedi'u cynnig.Mewn strwythur synhwyraidd math III, mae heterojunction a ffurfiwyd yn yr heterojunction yn dominyddu'r sianel ddargludiad, ac mae'r mecanwaith canfyddiad yn hollol wahanol.Felly, mae'n bwysig pennu'r newid yn uchder y rhwystr heterojunction ar ôl dod i gysylltiad â'r nwy targed i'r synhwyrydd math III.Gyda'r dyluniad hwn, gellir gwneud synwyryddion nwy ffotofoltäig hunan-bwer i leihau'r defnydd o bŵer.Fodd bynnag, gan fod y broses saernïo gyfredol braidd yn gymhleth a bod y sensitifrwydd yn llawer is na synwyryddion nwy cemo-gwrthiannol traddodiadol sy'n seiliedig ar MOS, mae llawer o gynnydd o hyd yn yr ymchwil i synwyryddion nwy hunan-bweru.
Prif fanteision synwyryddion nwy MOS gyda heteronanostructures hierarchaidd yw cyflymder a sensitifrwydd uwch.Fodd bynnag, mae rhai problemau allweddol o synwyryddion nwy MOS (ee, tymheredd gweithredu uchel, sefydlogrwydd hirdymor, detholiad gwael ac atgynhyrchedd, effeithiau lleithder, ac ati) yn dal i fodoli ac mae angen rhoi sylw iddynt cyn y gellir eu defnyddio mewn cymwysiadau ymarferol.Mae synwyryddion nwy MOS modern fel arfer yn gweithredu ar dymheredd uchel ac yn defnyddio llawer o bŵer, sy'n effeithio ar sefydlogrwydd hirdymor y synhwyrydd.Mae dau ddull cyffredin o ddatrys y broblem hon: (1) datblygu sglodion synhwyrydd pŵer isel;(2) datblygu deunyddiau sensitif newydd a all weithredu ar dymheredd isel neu hyd yn oed ar dymheredd ystafell.Un dull o ddatblygu sglodion synhwyrydd pŵer isel yw lleihau maint y synhwyrydd trwy ffugio platiau microgynhesu yn seiliedig ar gerameg a silicon163.Mae platiau gwresogi micro sy'n seiliedig ar serameg yn defnyddio tua 50-70 mV fesul synhwyrydd, tra gall platiau gwresogi micro wedi'u optimeiddio â silicon ddefnyddio cyn lleied â 2 mW fesul synhwyrydd wrth weithredu'n barhaus ar 300 ° C163,164.Mae datblygu deunyddiau synhwyro newydd yn ffordd effeithiol o leihau'r defnydd o bŵer trwy ostwng y tymheredd gweithredu, a gall hefyd wella sefydlogrwydd synhwyrydd.Wrth i faint y MOS barhau i gael ei leihau i gynyddu sensitifrwydd y synhwyrydd, mae sefydlogrwydd thermol y MOS yn dod yn fwy o her, a all arwain at ddrifft yn y signal synhwyrydd165.Yn ogystal, mae tymheredd uchel yn hyrwyddo trylediad deunyddiau ar yr heterointerface a ffurfio cyfnodau cymysg, sy'n effeithio ar briodweddau electronig y synhwyrydd.Mae'r ymchwilwyr yn adrodd y gellir lleihau tymheredd gweithredu gorau posibl y synhwyrydd trwy ddewis deunyddiau synhwyro addas a datblygu heteronanostructures MOS.Mae chwilio am ddull tymheredd isel ar gyfer ffugio heteronanostructures MOS crisialog iawn yn ddull addawol arall o wella sefydlogrwydd.
Mae detholusrwydd synwyryddion MOS yn fater ymarferol arall gan fod gwahanol nwyon yn cydfodoli â'r nwy targed, tra bod synwyryddion MOS yn aml yn sensitif i fwy nag un nwy ac yn aml yn arddangos sensitifrwydd traws.Felly, mae cynyddu detholiad y synhwyrydd i'r nwy targed yn ogystal â nwyon eraill yn hanfodol ar gyfer cymwysiadau ymarferol.Dros yr ychydig ddegawdau diwethaf, aethpwyd i’r afael â’r dewis yn rhannol trwy adeiladu araeau o synwyryddion nwy o’r enw “trwynau electronig (E-trwyn)” ar y cyd ag algorithmau dadansoddi cyfrifiannol megis meintioli fectorau hyfforddi (LVQ), dadansoddi prif gydrannau (PCA), ac ati e.Problemau rhywiol.Sgwariau Lleiaf Rhannol (PLS), ac ati 31, 32, 33, 34. Mae dau brif ffactor (nifer y synwyryddion, sydd â chysylltiad agos â'r math o ddeunydd synhwyro, a dadansoddiad cyfrifiannol) yn hanfodol i wella gallu trwynau electronig i adnabod nwyon169.Fodd bynnag, mae cynyddu nifer y synwyryddion fel arfer yn gofyn am lawer o brosesau gweithgynhyrchu cymhleth, felly mae'n hanfodol dod o hyd i ddull syml o wella perfformiad trwynau electronig.Yn ogystal, gall addasu'r MOS gyda deunyddiau eraill hefyd gynyddu detholusrwydd y synhwyrydd.Er enghraifft, gellir canfod H2 yn ddetholus oherwydd gweithgaredd catalytig da MOS wedi'i addasu gyda NP Pd.Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae rhai ymchwilwyr wedi gorchuddio wyneb MOS MOF i wella detholedd synhwyrydd trwy waharddiad maint171,172.Wedi'i ysbrydoli gan y gwaith hwn, efallai y bydd swyddogaetholi deunyddiau rywsut yn datrys y broblem o ddetholusrwydd.Fodd bynnag, mae llawer o waith i'w wneud o hyd wrth ddewis y deunydd cywir.
Mae ailadroddadwyedd nodweddion synwyryddion a weithgynhyrchir o dan yr un amodau a dulliau yn ofyniad pwysig arall ar gyfer cynhyrchu ar raddfa fawr a chymwysiadau ymarferol.Yn nodweddiadol, mae dulliau allgyrchu a dipio yn ddulliau cost isel ar gyfer ffugio synwyryddion nwy trwygyrch uchel.Fodd bynnag, yn ystod y prosesau hyn, mae'r deunydd sensitif yn tueddu i agregu ac mae'r berthynas rhwng y deunydd sensitif a'r swbstrad yn dod yn wan68, 138, 168. O ganlyniad, mae sensitifrwydd a sefydlogrwydd y synhwyrydd yn dirywio'n sylweddol, ac mae'r perfformiad yn dod yn atgynhyrchadwy.Mae dulliau gwneuthuriad eraill megis sputtering, ALD, dyddodiad laser pwls (PLD), a dyddodiad anwedd corfforol (PVD) yn caniatáu cynhyrchu ffilmiau MOS dwy haen neu amlhaenog yn uniongyrchol ar swbstradau silicon neu alwmina patrymog.Mae'r technegau hyn yn osgoi cronni deunyddiau sensitif, yn sicrhau atgynhyrchedd synhwyrydd, ac yn dangos dichonoldeb cynhyrchu synwyryddion ffilm tenau planar ar raddfa fawr.Fodd bynnag, yn gyffredinol mae sensitifrwydd y ffilmiau gwastad hyn yn llawer is na deunyddiau nanostrwythuredig 3D oherwydd eu harwynebedd penodol bach a'u athreiddedd nwy isel41,174.Mae strategaethau newydd ar gyfer tyfu heteronanostructures MOS mewn lleoliadau penodol ar ficro-araeau strwythuredig a rheoli maint, trwch a morffoleg deunyddiau sensitif yn fanwl gywir yn hanfodol ar gyfer gwneuthuriad cost isel synwyryddion lefel wafferi gydag atgynhyrchedd a sensitifrwydd uchel.Er enghraifft, mae Liu et al.Cynigiodd 174 strategaeth gyfunol o'r brig i'r gwaelod ac o'r gwaelod i fyny ar gyfer ffugio crisialau trwybwn uchel trwy dyfu nanowallau Ni(OH)2 yn y fan a'r lle mewn lleoliadau penodol..Wafferi ar gyfer microlosgwyr.
Yn ogystal, mae hefyd yn bwysig ystyried effaith lleithder ar y synhwyrydd mewn cymwysiadau ymarferol.Gall moleciwlau dŵr gystadlu â moleciwlau ocsigen ar gyfer safleoedd arsugniad mewn deunyddiau synhwyrydd ac effeithio ar gyfrifoldeb y synhwyrydd am y nwy targed.Fel ocsigen, mae dŵr yn gweithredu fel moleciwl trwy amsugno corfforol, a gall hefyd fodoli ar ffurf radicalau hydroxyl neu grwpiau hydroxyl mewn amrywiaeth o orsafoedd ocsideiddio trwy gemegeiddio.Yn ogystal, oherwydd lefel uchel a lleithder amrywiol yr amgylchedd, mae ymateb dibynadwy'r synhwyrydd i'r nwy targed yn broblem fawr.Mae sawl strategaeth wedi'u datblygu i fynd i'r afael â'r broblem hon, megis rhag-grynhoi nwy177, iawndal lleithder a dulliau dellt traws-adweithiol178, yn ogystal â dulliau sychu179,180.Fodd bynnag, mae'r dulliau hyn yn ddrud, yn gymhleth, ac yn lleihau sensitifrwydd y synhwyrydd.Mae nifer o strategaethau rhad wedi'u cynnig i atal effeithiau lleithder.Er enghraifft, gall addurno SnO2 â nanoronynnau Pd hyrwyddo trosi ocsigen wedi'i arsugniad yn gronynnau anionig, tra bod swyddogaetholi SnO2 â deunyddiau ag affinedd uchel ar gyfer moleciwlau dŵr, megis NiO a CuO, yn ddwy ffordd i atal dibyniaeth lleithder ar moleciwlau dŵr..Synwyryddion 181, 182, 183. Yn ogystal, gellir lleihau effaith lleithder hefyd trwy ddefnyddio deunyddiau hydroffobig i ffurfio arwynebau hydroffobig36,138,184,185.Fodd bynnag, megis dechrau y mae datblygiad synwyryddion nwy sy'n gwrthsefyll lleithder, ac mae angen strategaethau mwy datblygedig i fynd i'r afael â'r materion hyn.
I gloi, mae gwelliannau mewn perfformiad canfod (ee, sensitifrwydd, detholusrwydd, tymheredd gweithredu optimwm isel) wedi'u cyflawni trwy greu heteronanostructures MOS, a chynigiwyd amrywiol fecanweithiau canfod gwell.Wrth astudio mecanwaith synhwyro synhwyrydd penodol, rhaid ystyried strwythur geometrig y ddyfais hefyd.Bydd angen ymchwil i ddeunyddiau synhwyro newydd ac ymchwil i strategaethau saernïo uwch i wella perfformiad synwyryddion nwy ymhellach a mynd i'r afael â heriau sy'n weddill yn y dyfodol.Ar gyfer tiwnio nodweddion synhwyrydd dan reolaeth, mae angen adeiladu'r berthynas rhwng y dull synthetig o ddeunyddiau synhwyrydd yn systematig a swyddogaeth heteronanostructures.Yn ogystal, gall astudio adweithiau arwyneb a newidiadau mewn heterointerfaces gan ddefnyddio dulliau nodweddu modern helpu i egluro mecanweithiau eu canfyddiad a darparu argymhellion ar gyfer datblygu synwyryddion yn seiliedig ar ddeunyddiau heteronanostructured.Yn olaf, gall astudio strategaethau saernïo synwyryddion modern ganiatáu cynhyrchu synwyryddion nwy bach ar lefel wafferi ar gyfer eu cymwysiadau diwydiannol.
Genzel, Nn et al.Astudiaeth hydredol o lefelau nitrogen deuocsid dan do a symptomau anadlol mewn plant ag asthma mewn ardaloedd trefol.cymdogaeth.Persbectif Iechyd.116, 1428–1432 (2008).
Amser Post: NOV-04-2022
