உட்புற கார்பன் மோனாக்சைடு கார்பன் டை ஆக்சைடு மீத்தேன் குளோரின் மற்றும் பிற பல அளவுரு வாயு கண்டறிதல் எச்சரிக்கை கருவி

உயர் செயல்திறன், சிறிய மற்றும் சிறிய எரிவாயு உணரிகளின் வளர்ச்சி சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு, பாதுகாப்பு, மருத்துவ நோயறிதல் மற்றும் விவசாயம் ஆகிய துறைகளில் அதிக கவனம் செலுத்துகிறது.பல்வேறு கண்டறிதல் கருவிகளில், உலோக-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி (MOS) கெமோ-ரெசிஸ்டிவ் கேஸ் சென்சார்கள், அவற்றின் அதிக நிலைப்புத்தன்மை, குறைந்த விலை மற்றும் அதிக உணர்திறன் காரணமாக வணிக பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பிரபலமான தேர்வாகும்.சென்சாரின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துவதற்கான மிக முக்கியமான அணுகுமுறைகளில் ஒன்று, MOS நானோ பொருட்களிலிருந்து nanosized MOS- அடிப்படையிலான ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்களை (hetero-nanostructured MOS) உருவாக்குவதாகும்.இருப்பினும், ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்டு MOS சென்சாரின் உணர்திறன் பொறிமுறையானது ஒரு MOS வாயு உணரியிலிருந்து வேறுபட்டது, ஏனெனில் இது மிகவும் சிக்கலானது.உணர்திறன் பொருளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் (தானிய அளவு, குறைபாடு அடர்த்தி மற்றும் பொருள் ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்கள் போன்றவை), இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் சாதன அமைப்பு உட்பட பல்வேறு அளவுருக்களால் சென்சார் செயல்திறன் பாதிக்கப்படுகிறது.பன்முகத்தன்மை கொண்ட நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட MOS சென்சார்களின் உணர்திறன் பொறிமுறையை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் உயர் செயல்திறன் கொண்ட வாயு உணரிகளை வடிவமைப்பதற்கான பல கருத்துகளை இந்த மதிப்பாய்வு முன்வைக்கிறது.கூடுதலாக, சாதனத்தின் வடிவியல் கட்டமைப்பின் செல்வாக்கு, உணர்திறன் பொருள் மற்றும் வேலை மின்முனைக்கு இடையிலான உறவால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.சென்சார் நடத்தையை முறையாகப் படிக்க, இந்தக் கட்டுரை பல்வேறு ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர் செய்யப்பட்ட பொருட்களின் அடிப்படையில் சாதனங்களின் மூன்று பொதுவான வடிவியல் கட்டமைப்புகளை உணரும் பொதுவான பொறிமுறையை அறிமுகப்படுத்துகிறது மற்றும் விவாதிக்கிறது.எரிவாயு உணரிகளின் உணர்திறன் வழிமுறைகளைப் படிக்கும் மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட வாயு உணரிகளை உருவாக்கும் எதிர்கால வாசகர்களுக்கு இந்த கண்ணோட்டம் வழிகாட்டியாக இருக்கும்.
காற்று மாசுபாடு பெருகிய முறையில் தீவிரமான பிரச்சனை மற்றும் மக்கள் மற்றும் உயிரினங்களின் நல்வாழ்வை அச்சுறுத்தும் ஒரு தீவிர உலகளாவிய சுற்றுச்சூழல் பிரச்சனையாகும்.வாயு மாசுக்களை உள்ளிழுப்பது சுவாச நோய், நுரையீரல் புற்றுநோய், லுகேமியா மற்றும் அகால மரணம் 1,2,3,4 போன்ற பல உடல்நலப் பிரச்சினைகளை ஏற்படுத்தும்.2012 முதல் 2016 வரை, மில்லியன் கணக்கான மக்கள் காற்று மாசுபாட்டால் இறந்ததாகக் கூறப்படுகிறது, மேலும் ஒவ்வொரு ஆண்டும், பில்லியன் கணக்கான மக்கள் மோசமான காற்றின் தரத்தால் பாதிக்கப்படுகின்றனர்5.எனவே, நிகழ்நேர பின்னூட்டம் மற்றும் உயர் கண்டறிதல் செயல்திறன் (எ.கா., உணர்திறன், தேர்ந்தெடுப்பு, நிலைத்தன்மை மற்றும் பதில் மற்றும் மீட்பு நேரங்கள்) வழங்கக்கூடிய சிறிய மற்றும் சிறிய வாயு உணரிகளை உருவாக்குவது முக்கியம்.சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்புடன் கூடுதலாக, எரிவாயு உணரிகள் பாதுகாப்பு6,7,8, மருத்துவக் கண்டறிதல்9,10, மீன்வளர்ப்பு11 மற்றும் பிற துறைகளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.
இன்றுவரை, ஆப்டிகல்13,14,15,16,17,18, எலக்ட்ரோகெமிக்கல்19,20,21,22 மற்றும் கெமிக்கல் ரெசிஸ்டிவ் சென்சார்கள்23,24 போன்ற பல்வேறு உணர்திறன் பொறிமுறைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட பல போர்ட்டபிள் கேஸ் சென்சார்கள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.அவற்றில், உலோக-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி (MOS) இரசாயன எதிர்ப்பு உணரிகள் அதிக நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் குறைந்த விலை 25,26 காரணமாக வணிக பயன்பாடுகளில் மிகவும் பிரபலமாக உள்ளன.MOS எதிர்ப்பின் மாற்றத்தைக் கண்டறிவதன் மூலம் மாசுபடுத்தும் செறிவைத் தீர்மானிக்க முடியும்.1960 களின் முற்பகுதியில், ZnO மெல்லிய படலங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட முதல் வேதியியல்-எதிர்ப்பு வாயு உணரிகள் அறிவிக்கப்பட்டன, இது வாயு கண்டறிதல் துறையில் பெரும் ஆர்வத்தை உருவாக்கியது.இன்று, பல்வேறு MOSகள் வாயு உணர்திறன் பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவை அவற்றின் இயற்பியல் பண்புகளின் அடிப்படையில் இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: பெரும்பான்மையான சார்ஜ் கேரியர்களாக எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட n-வகை MOS மற்றும் பெரும்பாலான சார்ஜ் கேரியர்களாக துளைகளைக் கொண்ட p-வகை MOS.சார்ஜ் கேரியர்கள்.பொதுவாக, p-வகை MOS ஆனது n-வகை MOS ஐ விட குறைவான பிரபலமாக உள்ளது, ஏனெனில் p-வகை MOS (Sp) இன் தூண்டல் பதில் n-வகை MOS இன் வர்க்க மூலத்திற்கு விகிதாசாரமாகும் (\(S_p = \sqrt { S_n}\) ) அதே அனுமானங்களில் (உதாரணமாக, அதே உருவ அமைப்பு மற்றும் காற்றில் உள்ள பட்டைகளின் வளைவில் அதே மாற்றம்) 29,30.இருப்பினும், ஒற்றை-அடிப்படை MOS சென்சார்கள் இன்னும் போதுமான கண்டறிதல் வரம்பு, குறைந்த உணர்திறன் மற்றும் நடைமுறை பயன்பாடுகளில் தேர்ந்தெடுக்கும் திறன் போன்ற சிக்கல்களை எதிர்கொள்கின்றன.சென்சார்களின் வரிசைகளை உருவாக்குவதன் மூலம் ("மின்னணு மூக்குகள்" என அழைக்கப்படுபவை) மற்றும் பயிற்சி திசையன் அளவீடு (LVQ), முதன்மை கூறு பகுப்பாய்வு (PCA) மற்றும் பகுதி குறைந்தபட்ச சதுரங்கள் (PLS) பகுப்பாய்வு போன்ற கணக்கீட்டு பகுப்பாய்வு வழிமுறைகளை இணைப்பதன் மூலம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சிக்கல்களை ஓரளவிற்கு தீர்க்க முடியும். 32. எ.கா. MOS40,41,42 , நோபல் மெட்டல் நானோ துகள்கள் (NPs))43,44, கார்பன் நானோ பொருட்கள் 45,46 மற்றும் கடத்தும் பாலிமர்கள் 47,48) நானோ அளவிலான ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்களை உருவாக்க (அதாவது, ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்டு MOS) மேலே உள்ள சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்கான பிற விருப்பமான அணுகுமுறைகள்.பாரம்பரிய தடிமனான MOS படங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​உயர் குறிப்பிட்ட பரப்பளவைக் கொண்ட குறைந்த பரிமாண MOS ஆனது வாயு உறிஞ்சுதலுக்கான மிகவும் செயலில் உள்ள தளங்களை வழங்குவதோடு, வாயு பரவலை எளிதாக்குகிறது36,37,49.கூடுதலாக, MOS-அடிப்படையிலான ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் வடிவமைப்பு ஹெட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸில் கேரியர் போக்குவரத்தை மேலும் டியூன் செய்ய முடியும், இதன் விளைவாக பல்வேறு இயக்க செயல்பாடுகளின் காரணமாக எதிர்ப்பில் பெரிய மாற்றங்கள் 50,51,52.கூடுதலாக, MOS ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் வடிவமைப்பில் ஏற்படும் சில இரசாயன விளைவுகள் (எ.கா., வினையூக்க செயல்பாடு மற்றும் சினெர்ஜிஸ்டிக் மேற்பரப்பு எதிர்வினைகள்) சென்சார் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம். சென்சார் செயல்திறன், நவீன வேதியியல்-எதிர்ப்பு உணரிகள் பொதுவாக சோதனை மற்றும் பிழையைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும் மற்றும் திறமையற்றது.எனவே, MOS அடிப்படையிலான வாயு உணரிகளின் உணர்திறன் பொறிமுறையைப் புரிந்துகொள்வது முக்கியம், ஏனெனில் இது உயர் செயல்திறன் திசை சென்சார்களின் வடிவமைப்பை வழிநடத்தும்.
சமீபத்திய ஆண்டுகளில், MOS வாயு உணரிகள் வேகமாக வளர்ச்சியடைந்துள்ளன, மேலும் சில அறிக்கைகள் MOS நானோ கட்டமைப்புகள்55,56,57, அறை வெப்பநிலை வாயு உணரிகள்58,59, சிறப்பு MOS சென்சார் பொருட்கள்60,61,62 மற்றும் சிறப்பு வாயு உணரிகள்63 ஆகியவற்றில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.மற்ற விமர்சனங்களில் உள்ள ஒரு ஆய்வுக் கட்டுரையானது, ஆக்சிஜன் காலியிடங்களின் பங்கு 64 , ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் பங்கு 55, 65 மற்றும் ஹீட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸ் 66 இல் சார்ஜ் பரிமாற்றம் உட்பட MOS இன் உள்ளார்ந்த இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளின் அடிப்படையில் வாயு உணரிகளின் உணர்திறன் பொறிமுறையை தெளிவுபடுத்துவதில் கவனம் செலுத்துகிறது. , ஹீட்டோரோஸ்ட்ரக்சர், தானிய அளவு, இயக்க வெப்பநிலை, குறைபாடு அடர்த்தி, ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்கள் மற்றும் உணர்திறன் பொருள்25,67,68,69,70,71 ஆகியவற்றின் திறந்த படிக விமானங்கள் உட்பட பல அளவுருக்கள் சென்சார் செயல்திறனை பாதிக்கின்றன72. .உதாரணமாக, குமார் மற்றும் பலர்.77 ஒரே பொருளின் அடிப்படையில் இரண்டு வாயு உணரிகளைப் புகாரளித்தது (எ.கா., TiO2@NiO மற்றும் NiO@TiO2 அடிப்படையிலான இரண்டு-அடுக்கு வாயு உணரிகள்) மற்றும் வெவ்வேறு சாதன வடிவவியல் காரணமாக NH3 வாயு எதிர்ப்பில் வெவ்வேறு மாற்றங்களைக் கண்டது.எனவே, ஒரு வாயு உணர்திறன் பொறிமுறையை பகுப்பாய்வு செய்யும் போது, ​​சாதனத்தின் கட்டமைப்பை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது முக்கியம்.இந்த மதிப்பாய்வில், பல்வேறு பன்முக நானோ கட்டமைப்புகள் மற்றும் சாதன கட்டமைப்புகளுக்கான MOS- அடிப்படையிலான கண்டறிதல் வழிமுறைகளில் ஆசிரியர்கள் கவனம் செலுத்துகின்றனர்.இந்த மதிப்பாய்வு வாயு கண்டறிதல் வழிமுறைகளைப் புரிந்துகொள்ளவும் பகுப்பாய்வு செய்யவும் விரும்பும் வாசகர்களுக்கு வழிகாட்டியாகச் செயல்படும் என்றும் எதிர்கால உயர் செயல்திறன் கொண்ட வாயு உணரிகளின் வளர்ச்சிக்கு பங்களிக்க முடியும் என்றும் நாங்கள் நம்புகிறோம்.
அத்திப்பழத்தில்.1a ஒற்றை MOS அடிப்படையிலான வாயு உணர்திறன் பொறிமுறையின் அடிப்படை மாதிரியைக் காட்டுகிறது.வெப்பநிலை உயரும்போது, ​​MOS மேற்பரப்பில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் (O2) மூலக்கூறுகளின் உறிஞ்சுதல் MOS இலிருந்து எலக்ட்ரான்களை ஈர்க்கும் மற்றும் அயோனிக் இனங்களை (O2- மற்றும் O- போன்றவை) உருவாக்கும்.பின்னர், ஒரு n-வகை MOSக்கான எலக்ட்ரான் குறைப்பு அடுக்கு (EDL) அல்லது ஒரு p-வகை MOS க்கு ஒரு துளை குவிப்பு அடுக்கு (HAL) பின்னர் MOS 15, 23, 78 இன் மேற்பரப்பில் உருவாகிறது. O2 க்கும் இடையேயான தொடர்பு MOS ஆனது மேற்பரப்பு MOS இன் கடத்தல் பட்டை மேல்நோக்கி வளைந்து சாத்தியமான தடையை உருவாக்குகிறது.பின்னர், சென்சார் இலக்கு வாயுவுக்கு வெளிப்படும் போது, ​​MOS இன் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்பட்ட வாயு அயனி ஆக்ஸிஜன் இனங்களுடன் வினைபுரிகிறது, எலக்ட்ரான்களை ஈர்க்கிறது (ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயு) அல்லது எலக்ட்ரான்களை தானம் செய்கிறது (வாயுவைக் குறைக்கிறது).இலக்கு வாயு மற்றும் MOS இடையே எலக்ட்ரான் பரிமாற்றமானது EDL அல்லது HAL30,81 இன் அகலத்தை சரிசெய்ய முடியும், இதன் விளைவாக MOS சென்சாரின் ஒட்டுமொத்த எதிர்ப்பில் மாற்றம் ஏற்படுகிறது.எடுத்துக்காட்டாக, குறைக்கும் வாயுவிற்கு, எலக்ட்ரான்கள் குறைக்கும் வாயுவிலிருந்து n-வகை MOS க்கு மாற்றப்படும், இதன் விளைவாக குறைந்த EDL மற்றும் குறைந்த எதிர்ப்பானது n-வகை சென்சார் நடத்தை என குறிப்பிடப்படுகிறது.மாறாக, ஒரு p-வகை MOS ஆனது p-வகை உணர்திறன் நடத்தையை நிர்ணயிக்கும் வாயுவைக் குறைக்கும் போது, ​​HAL சுருங்குகிறது மற்றும் எலக்ட்ரான் தானம் காரணமாக எதிர்ப்பு அதிகரிக்கிறது.ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயுக்களுக்கு, சென்சார் பதில் வாயுக்களைக் குறைப்பதற்கு நேர்மாறானது.
வாயுக்களைக் குறைப்பதற்கும் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்வதற்கும் n-வகை மற்றும் p-வகை MOS க்கான அடிப்படை கண்டறிதல் வழிமுறைகள்
அடிப்படை கண்டறிதல் பொறிமுறையைத் தவிர, நடைமுறை வாயு உணரிகளில் பயன்படுத்தப்படும் வாயு கண்டறிதல் வழிமுறைகள் மிகவும் சிக்கலானவை.எடுத்துக்காட்டாக, கேஸ் சென்சாரின் உண்மையான பயன்பாடு பயனரின் தேவைகளைப் பொறுத்து பல தேவைகளை (உணர்திறன், தேர்வு மற்றும் நிலைத்தன்மை போன்றவை) பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.இந்த தேவைகள் உணர்திறன் பொருளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை.எடுத்துக்காட்டாக, படிக விட்டம் (d) SnO271 இன் Debye நீளத்தை (λD) இருமடங்கு குறைவாகவோ அல்லது குறைவாகவோ இருக்கும்போது SnO2 அடிப்படையிலான உணரிகள் அதிக உணர்திறனை அடைகின்றன என்பதை Xu et al.71 நிரூபித்தது.d ≤ 2λD போது, ​​O2 மூலக்கூறுகளின் உறிஞ்சுதலுக்குப் பிறகு SnO2 முற்றிலும் குறைந்துவிடும், மேலும் குறைக்கும் வாயுவுக்கு சென்சாரின் பதில் அதிகபட்சமாக இருக்கும்.கூடுதலாக, இயக்க வெப்பநிலை, படிக குறைபாடுகள் மற்றும் உணர்திறன் பொருளின் வெளிப்படும் படிக விமானங்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு அளவுருக்கள் சென்சார் செயல்திறனை பாதிக்கலாம்.குறிப்பாக, இயக்க வெப்பநிலையின் செல்வாக்கு இலக்கு வாயுவின் உறிஞ்சுதல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் விகிதங்களுக்கிடையில் சாத்தியமான போட்டியால் விளக்கப்படுகிறது, அத்துடன் உறிஞ்சப்பட்ட வாயு மூலக்கூறுகள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் துகள்களுக்கு இடையிலான மேற்பரப்பு வினைத்திறன் 4,82.படிகக் குறைபாடுகளின் விளைவு ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்களின் உள்ளடக்கத்துடன் வலுவாக தொடர்புடையது [83, 84].67,85,86,87 திறந்த படிக முகங்களின் வெவ்வேறு வினைத்திறனால் சென்சாரின் செயல்பாடு பாதிக்கப்படலாம்.குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட திறந்த படிக விமானங்கள் அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஒருங்கிணைக்கப்படாத உலோக கேஷன்களை வெளிப்படுத்துகின்றன, இது மேற்பரப்பு உறிஞ்சுதல் மற்றும் வினைத்திறனை ஊக்குவிக்கிறது.அட்டவணை 1 பல முக்கிய காரணிகளையும் அவற்றுடன் தொடர்புடைய மேம்படுத்தப்பட்ட புலனுணர்வு வழிமுறைகளையும் பட்டியலிடுகிறது.எனவே, இந்த பொருள் அளவுருக்களை சரிசெய்வதன் மூலம், கண்டறிதல் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம், மேலும் சென்சார் செயல்திறனைப் பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகளைத் தீர்மானிப்பது மிகவும் முக்கியமானது.
Yamazoe89 மற்றும் Shimanoe et al.68,71 சென்சார் உணர்வின் தத்துவார்த்த பொறிமுறையில் பல ஆய்வுகளை மேற்கொண்டனர் மற்றும் சென்சார் செயல்திறனை பாதிக்கும் மூன்று சுயாதீன முக்கிய காரணிகளை முன்மொழிந்தனர், குறிப்பாக ஏற்பி செயல்பாடு, மின்மாற்றி செயல்பாடு மற்றும் பயன்பாடு (படம் 1b)..ஏற்பி செயல்பாடு என்பது வாயு மூலக்கூறுகளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் MOS மேற்பரப்பின் திறனைக் குறிக்கிறது.இந்த செயல்பாடு MOS இன் வேதியியல் பண்புகளுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது மற்றும் வெளிநாட்டு ஏற்பிகளை (உதாரணமாக, உலோக NPகள் மற்றும் பிற MOS) அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலம் கணிசமாக மேம்படுத்தலாம்.மின்மாற்றி செயல்பாடு என்பது வாயு மற்றும் MOS மேற்பரப்புக்கு இடையேயான எதிர்வினையை MOS இன் தானிய எல்லைகளால் ஆதிக்கம் செலுத்தும் மின் சமிக்ஞையாக மாற்றும் திறனைக் குறிக்கிறது.இதனால், MOC துகள் அளவு மற்றும் வெளிநாட்டு ஏற்பிகளின் அடர்த்தி ஆகியவற்றால் உணர்திறன் செயல்பாடு கணிசமாக பாதிக்கப்படுகிறது.ZnO-SnO2 நானோஃபைப்ரில்களின் தானிய அளவைக் குறைப்பதன் விளைவாக, பல ஹீட்டோரோஜங்ஷன்கள் உருவாகி, சென்சார் உணர்திறன் அதிகரித்தது, இது டிரான்ஸ்யூசர் செயல்பாட்டுடன் ஒத்துப்போகிறது என்று Katoch et al.90 தெரிவித்துள்ளது.வாங் மற்றும் பலர்.91 Zn2GeO4 இன் பல்வேறு தானிய அளவுகளை ஒப்பிட்டு தானிய எல்லைகளை அறிமுகப்படுத்திய பிறகு சென்சார் உணர்திறனில் 6.5 மடங்கு அதிகரிப்பை வெளிப்படுத்தினர்.உள் MOS கட்டமைப்பிற்கு எரிவாயு கிடைப்பதை விவரிக்கும் மற்றொரு முக்கிய சென்சார் செயல்திறன் காரணி பயன்பாடு ஆகும்.வாயு மூலக்கூறுகள் உள் MOS உடன் ஊடுருவி செயல்பட முடியாவிட்டால், சென்சாரின் உணர்திறன் குறைக்கப்படும்.பயன் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட வாயுவின் பரவல் ஆழத்துடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது, இது உணர்திறன் பொருளின் துளை அளவைப் பொறுத்தது.சகாய் மற்றும் பலர்.92 ஃப்ளூ வாயுக்களுக்கு சென்சாரின் உணர்திறனை மாதிரியாக்கியது மற்றும் வாயுவின் மூலக்கூறு எடை மற்றும் சென்சார் சவ்வின் துளை ஆரம் இரண்டும் சென்சார் சவ்வில் வெவ்வேறு வாயு பரவல் ஆழங்களில் உணரியின் உணர்திறனை பாதிக்கிறது என்பதைக் கண்டறிந்தது.ரிசெப்டர் செயல்பாடு, டிரான்ஸ்யூசர் செயல்பாடு மற்றும் பயன்பாடு ஆகியவற்றை சமநிலைப்படுத்தி மேம்படுத்துவதன் மூலம் உயர் செயல்திறன் கொண்ட வாயு உணரிகளை உருவாக்க முடியும் என்பதை மேலே உள்ள விவாதம் காட்டுகிறது.
மேலே உள்ள வேலை ஒற்றை MOS இன் அடிப்படை புலனுணர்வு பொறிமுறையை தெளிவுபடுத்துகிறது மற்றும் MOS இன் செயல்திறனை பாதிக்கும் பல காரணிகளைப் பற்றி விவாதிக்கிறது.இந்த காரணிகளுடன் கூடுதலாக, ஹெட்டோரோஸ்ட்ரக்சர்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட வாயு உணரிகள் சென்சார் மற்றும் ஏற்பி செயல்பாடுகளை கணிசமாக மேம்படுத்துவதன் மூலம் சென்சார் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்தலாம்.கூடுதலாக, வினையூக்கி எதிர்வினைகளை மேம்படுத்துதல், கட்டண பரிமாற்றத்தை ஒழுங்குபடுத்துதல் மற்றும் அதிக உறிஞ்சுதல் தளங்களை உருவாக்குதல் ஆகியவற்றின் மூலம் ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்கள் சென்சார் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்தலாம்.இன்றுவரை, மேம்படுத்தப்பட்ட உணர்திறன்95,96,97க்கான வழிமுறைகளைப் பற்றி விவாதிக்க MOS ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட பல வாயு உணரிகள் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன.மில்லர் மற்றும் பலர்.55, மேற்பரப்பு சார்ந்த, இடைமுகம் சார்ந்த மற்றும் கட்டமைப்பு சார்ந்து உட்பட, ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் உணர்திறனை மேம்படுத்தக்கூடிய பல வழிமுறைகளை சுருக்கமாகக் கூறியது.அவற்றுள், இடைமுகம் சார்ந்த பெருக்க பொறிமுறையானது அனைத்து இடைமுக இடைவினைகளையும் ஒரு கோட்பாட்டில் மறைப்பதற்கு மிகவும் சிக்கலானது, ஏனெனில் பன்முகத்தன்மை கொண்ட பொருட்களின் அடிப்படையிலான பல்வேறு சென்சார்கள் (எடுத்துக்காட்டாக, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction போன்றவை) பயன்படுத்தப்படலாம். .ஷாட்கி முடிச்சு).பொதுவாக, MOS-அடிப்படையிலான ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்டு சென்சார்கள் எப்போதும் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட மேம்பட்ட சென்சார் பொறிமுறைகளை 98,99,100 உள்ளடக்கியிருக்கும்.இந்த பெருக்க வழிமுறைகளின் ஒருங்கிணைந்த விளைவு சென்சார் சிக்னல்களின் வரவேற்பு மற்றும் செயலாக்கத்தை மேம்படுத்தும்.எனவே, பன்முகத்தன்மை கொண்ட நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட பொருட்களின் அடிப்படையிலான சென்சார்களின் உணர்வின் பொறிமுறையைப் புரிந்துகொள்வது, ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் தேவைகளுக்கு ஏற்ப கீழ்-மேல் வாயு உணரிகளை உருவாக்க உதவும் வகையில் முக்கியமானது.கூடுதலாக, சாதனத்தின் வடிவியல் அமைப்பு சென்சார் 74, 75, 76 இன் உணர்திறனையும் கணிசமாகப் பாதிக்கலாம். சென்சாரின் நடத்தையை முறையாகப் பகுப்பாய்வு செய்வதற்காக, வெவ்வேறு ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர் செய்யப்பட்ட பொருட்களின் அடிப்படையில் மூன்று சாதன கட்டமைப்புகளின் உணர்திறன் வழிமுறைகள் வழங்கப்படும். மற்றும் கீழே விவாதிக்கப்பட்டது.
MOS அடிப்படையிலான வாயு உணரிகளின் விரைவான வளர்ச்சியுடன், பல்வேறு ஹீட்டோரோ-நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட MOS முன்மொழியப்பட்டது.ஹீட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸில் சார்ஜ் பரிமாற்றமானது கூறுகளின் வெவ்வேறு ஃபெர்மி நிலைகளைப் (Ef) சார்ந்துள்ளது.ஹீட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸில், எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் ஃபெர்மி அளவுகள் சமநிலையை அடையும் வரை ஒரு பெரிய Ef உடன் ஒரு பக்கத்திலிருந்து மற்றொரு பக்கத்திற்கு சிறிய Ef உடன் நகரும், மற்றும் துளைகள், நேர்மாறாகவும்.பின்னர் ஹீட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸில் உள்ள கேரியர்கள் குறைந்து, குறைக்கப்பட்ட அடுக்கை உருவாக்குகின்றன.சென்சார் இலக்கு வாயுவிற்கு வெளிப்பட்டவுடன், ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர் செய்யப்பட்ட MOS கேரியர் செறிவு மாறுகிறது, தடை உயரம் மாறுகிறது, அதன் மூலம் கண்டறிதல் சமிக்ஞையை அதிகரிக்கிறது.கூடுதலாக, ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களை உருவாக்கும் வெவ்வேறு முறைகள் பொருட்கள் மற்றும் மின்முனைகளுக்கு இடையே வெவ்வேறு உறவுகளுக்கு வழிவகுக்கும், இது வெவ்வேறு சாதன வடிவவியல் மற்றும் வெவ்வேறு உணர்திறன் வழிமுறைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.இந்த மதிப்பாய்வில், நாங்கள் மூன்று வடிவியல் சாதன கட்டமைப்புகளை முன்மொழிகிறோம் மற்றும் ஒவ்வொரு கட்டமைப்பிற்கும் உணர்திறன் பொறிமுறையைப் பற்றி விவாதிக்கிறோம்.
வாயு கண்டறிதல் செயல்திறனில் ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்கள் மிக முக்கியப் பங்காற்றினாலும், முழு சென்சாரின் சாதன வடிவவியலும் கண்டறிதல் நடத்தையை கணிசமாக பாதிக்கலாம், ஏனெனில் சென்சார் கடத்தும் சேனலின் இருப்பிடம் சாதன வடிவவியலைச் சார்ந்தது.படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஹெட்டோரோஜங்ஷன் MOS சாதனங்களின் மூன்று பொதுவான வடிவவியல்கள் இங்கே விவாதிக்கப்படுகின்றன. முதல் வகையில், இரண்டு MOS இணைப்புகள் இரண்டு மின்முனைகளுக்கு இடையில் தோராயமாக விநியோகிக்கப்படுகின்றன, மேலும் கடத்தும் சேனலின் இருப்பிடம் முக்கிய MOS ஆல் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இரண்டாவது வெவ்வேறு MOS இலிருந்து பன்முகத்தன்மை கொண்ட நானோ கட்டமைப்புகளின் உருவாக்கம், ஒரே ஒரு MOS மட்டுமே மின்முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.மின்முனை இணைக்கப்பட்டுள்ளது, பின்னர் கடத்தும் சேனல் பொதுவாக MOS க்குள் அமைந்துள்ளது மற்றும் நேரடியாக மின்முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.மூன்றாவது வகையில், இரண்டு பொருட்கள் இரண்டு மின்முனைகளுடன் தனித்தனியாக இணைக்கப்பட்டு, இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையில் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு ஹீட்டோரோஜங்ஷன் மூலம் சாதனத்தை வழிநடத்துகிறது.
சேர்மங்களுக்கு இடையே உள்ள ஒரு ஹைபன் (எ.கா. "SnO2-NiO") இரண்டு கூறுகளும் வெறுமனே கலந்திருப்பதைக் குறிக்கிறது (வகை I).இரண்டு இணைப்புகளுக்கு இடையே உள்ள "@" அடையாளம் (எ.கா. "SnO2@NiO") சாரக்கட்டுப் பொருள் (NiO) வகை II சென்சார் கட்டமைப்பிற்காக SnO2 உடன் அலங்கரிக்கப்பட்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.ஒரு சாய்வு (எ.கா. "NiO/SnO2") வகை III சென்சார் வடிவமைப்பைக் குறிக்கிறது.
MOS கலவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட வாயு உணரிகளுக்கு, இரண்டு MOS கூறுகள் மின்முனைகளுக்கு இடையில் தோராயமாக விநியோகிக்கப்படுகின்றன.சோல்-ஜெல், கோப்ரெசிபிட்டேஷன், ஹைட்ரோதெர்மல், எலக்ட்ரோஸ்பின்னிங் மற்றும் மெக்கானிக்கல் கலவை முறைகள் உட்பட MOS கலவைகளைத் தயாரிக்க பல புனையமைப்பு முறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.சமீபத்தில், மெட்டல்-ஆர்கானிக் ஃப்ரேம்வொர்க்குகள் (எம்ஓஎஃப்), உலோக மையங்கள் மற்றும் கரிம இணைப்பான்களால் ஆன நுண்துளை படிக கட்டமைக்கப்பட்ட பொருட்களின் ஒரு வகை, நுண்ணிய MOS கலவைகள்105,106,107,108 புனையப்படுவதற்கு டெம்ப்ளேட்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.MOS கலவைகளின் சதவீதம் ஒரே மாதிரியாக இருந்தாலும், வெவ்வேறு உற்பத்தி செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தும் போது உணர்திறன் பண்புகள் பெரிதும் மாறுபடும். எடுத்துக்காட்டாக, Gao et al.109 ஒரே அணு விகிதத்துடன் MoO3±SnO2 கலவைகளின் அடிப்படையில் இரண்டு சென்சார்களை உருவாக்கியது. ( Mo:Sn = 1:1.9) மற்றும் வெவ்வேறு புனையமைப்பு முறைகள் வெவ்வேறு உணர்திறன்களுக்கு இட்டுச் செல்வதைக் கண்டறிந்தது.ஷபோஷ்னிக் மற்றும் பலர்.110, அதே Sn/Ti விகிதத்தில் கூட, வாயு H2 க்கு இணை-வீழ்ச்சியுற்ற SnO2-TiO2 வினை இயந்திரக் கலப்புப் பொருட்களிலிருந்து வேறுபட்டது என்று அறிக்கை அளித்தது.MOP மற்றும் MOP படிக அளவுகளுக்கு இடையிலான உறவு வெவ்வேறு தொகுப்பு முறைகளுடன் மாறுபடுவதால் இந்த வேறுபாடு எழுகிறது109,110.தானிய அளவு மற்றும் வடிவம் நன்கொடையாளர் அடர்த்தி மற்றும் குறைக்கடத்தி வகையின் அடிப்படையில் சீரானதாக இருக்கும் போது, ​​தொடர்பு வடிவியல் 110 மாறவில்லை என்றால் பதில் அப்படியே இருக்க வேண்டும்.ஸ்டார்ஸ் மற்றும் பலர்.111 SnO2-Cr2O3 கோர்-ஷீத் (CSN) நானோ ஃபைபர்கள் மற்றும் தரை SnO2-Cr2O3 CSNகளின் கண்டறிதல் பண்புகள் ஏறக்குறைய ஒரே மாதிரியானவை, நானோ ஃபைபர் உருவவியல் எந்த நன்மையையும் அளிக்காது என்று தெரிவிக்கிறது.
வெவ்வேறு புனையமைப்பு முறைகளுக்கு கூடுதலாக, இரண்டு வெவ்வேறு MOSFET களின் குறைக்கடத்தி வகைகளும் சென்சாரின் உணர்திறனை பாதிக்கின்றன.இரண்டு MOSFET களும் ஒரே வகை குறைக்கடத்தியா (nn அல்லது pp சந்திப்பு) அல்லது வெவ்வேறு வகையான (pn சந்திப்பு) என்பதைப் பொறுத்து அதை மேலும் இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்.வாயு உணரிகள் ஒரே மாதிரியான MOS கலவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டால், இரண்டு MOSகளின் மோலார் விகிதத்தை மாற்றுவதன் மூலம், உணர்திறன் மறுமொழி பண்பு மாறாமல் இருக்கும், மேலும் சென்சார் உணர்திறன் nn- அல்லது pp-heterojunctions எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து மாறுபடும்.கலவையில் ஒரு கூறு ஆதிக்கம் செலுத்தும் போது (எ.கா. 0.9 ZnO-0.1 SnO2 அல்லது 0.1 ZnO-0.9 SnO2), கடத்தல் சேனல், ஹோமோஜங்ஷன் கடத்தல் சேனல் 92 எனப்படும் ஆதிக்கம் செலுத்தும் MOS ஆல் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.இரண்டு கூறுகளின் விகிதங்கள் ஒப்பிடக்கூடியதாக இருக்கும் போது, ​​கடத்தல் சேனல் ஹெட்டோரோஜங்க்ஷன்98,102 ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது என்று கருதப்படுகிறது.Yamazoe மற்றும் பலர்.112,113 அறிக்கையின்படி, இரண்டு கூறுகளின் ஹீட்டோரோகான்டாக்ட் பகுதி சென்சாரின் உணர்திறனை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது, ஏனெனில் கூறுகளின் வெவ்வேறு இயக்க செயல்பாடுகளின் காரணமாக உருவாகும் ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன் தடையானது எலக்ட்ரான்களுக்கு வெளிப்படும் சென்சாரின் சறுக்கல் இயக்கத்தை திறம்பட கட்டுப்படுத்த முடியும்.பல்வேறு சுற்றுப்புற வாயுக்கள் 112,113.அத்திப்பழத்தில்.வெவ்வேறு ZnO உள்ளடக்கங்களைக் கொண்ட (0 முதல் 10 mol % Zn வரை) SnO2-ZnO இழைமப் படிநிலை கட்டமைப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட சென்சார்கள் எத்தனாலைத் தேர்ந்தெடுத்து கண்டறிய முடியும் என்பதை படம் 3a காட்டுகிறது.அவற்றில், SnO2-ZnO இழைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு சென்சார் (7 mol.% Zn) அதிக எண்ணிக்கையிலான ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்களின் உருவாக்கம் மற்றும் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதியில் அதிகரிப்பு ஆகியவற்றின் காரணமாக அதிக உணர்திறனைக் காட்டியது, இது மாற்றியின் செயல்பாட்டை அதிகரித்தது மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்டது. உணர்திறன் 90 எவ்வாறாயினும், ZnO உள்ளடக்கத்தில் 10 mol.% க்கு மேலும் அதிகரிப்புடன், நுண் கட்டமைப்பு SnO2-ZnO கலவையானது மேற்பரப்பு செயல்படுத்தும் பகுதிகளை மடிக்கவும் மற்றும் சென்சார் உணர்திறனைக் குறைக்கவும் முடியும்.வெவ்வேறு Fe/Ni விகிதங்களைக் கொண்ட NiO-NiFe2O4 pp heterojunction கலவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட சென்சார்களுக்கும் இதேபோன்ற போக்கு காணப்படுகிறது (படம். 3b)114.
SnO2-ZnO இழைகளின் SEM படங்கள் (7 mol.% Zn) மற்றும் 260 °C இல் 100 ppm செறிவு கொண்ட பல்வேறு வாயுக்களுக்கான சென்சார் பதில்;54b பல்வேறு வாயுக்களின் 50 ppm இல் தூய NiO மற்றும் NiO-NiFe2O4 கலவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட சென்சார்களின் பதில்கள், 260 °C;114 (c) xSnO2-(1-x)Co3O4 கலவையில் உள்ள முனைகளின் எண்ணிக்கையின் திட்ட வரைபடம் மற்றும் 10 ppm CO, அசிட்டோன், C6H6 மற்றும் SO2 க்கு xSnO2-(1-x)Co3O4 கலவையின் தொடர்புடைய எதிர்ப்பு மற்றும் உணர்திறன் எதிர்வினைகள் Sn/Co 98 இன் மோலார் விகிதத்தை மாற்றுவதன் மூலம் 350 °C இல் வாயு
Pn-MOS கலவைகள் MOS115 இன் அணு விகிதத்தைப் பொறுத்து வெவ்வேறு உணர்திறன் நடத்தையைக் காட்டுகின்றன.பொதுவாக, MOS கலவைகளின் உணர்ச்சி நடத்தை, சென்சாருக்கான முதன்மை கடத்தல் சேனலாக எந்த MOS செயல்படுகிறது என்பதைப் பொறுத்தது.எனவே, கலவைகளின் சதவீத கலவை மற்றும் நானோ கட்டமைப்பை வகைப்படுத்துவது மிகவும் முக்கியம்.கிம் மற்றும் பலர்.98 xSnO2 ± (1-x)Co3O4 கூட்டு நானோ ஃபைபர்களை எலக்ட்ரோஸ்பின்னிங் மற்றும் அவற்றின் சென்சார் பண்புகளை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் இந்த முடிவை உறுதிப்படுத்தினர்.SnO2-Co3O4 கலப்பு உணரியின் நடத்தை SnO2 (படம் 3c)98 இன் சதவீதத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் n-வகையிலிருந்து p-வகைக்கு மாறுவதை அவர்கள் கவனித்தனர்.கூடுதலாக, ஹோமோஜங்ஷன்-ஆதிக்கம் செலுத்தும் சென்சார்கள் (எ.கா., உயர் SnO2 அல்லது Co3O4 சென்சார்கள்) ஒப்பிடும்போது, ​​ஹீட்டோரோஜங்ஷன்-ஆதிக்கம் செலுத்தும் சென்சார்கள் (0.5 SnO2-0.5 Co3O4 ஐ அடிப்படையாகக் கொண்டது) C6H6 க்கான அதிக பரிமாற்ற விகிதங்களைக் காட்டியது.0.5 SnO2-0.5 Co3O4 அடிப்படையிலான சென்சாரின் உள்ளார்ந்த உயர் எதிர்ப்பு மற்றும் ஒட்டுமொத்த சென்சார் எதிர்ப்பை மாற்றியமைக்கும் அதன் அதிக திறன் C6H6 க்கு அதன் அதிக உணர்திறனுக்கு பங்களிக்கிறது.கூடுதலாக, SnO2-Co3O4 ஹீட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸிலிருந்து உருவாகும் லேட்டிஸ் பொருத்தமின்மை குறைபாடுகள் வாயு மூலக்கூறுகளுக்கான முன்னுரிமை உறிஞ்சுதல் தளங்களை உருவாக்கலாம், இதன் மூலம் சென்சார் பதிலை மேம்படுத்துகிறது109,116.
செமிகண்டக்டர் வகை MOSக்கு கூடுதலாக, MOS கலவைகளின் தொடு நடத்தை MOS-117 இன் வேதியியலைப் பயன்படுத்தி தனிப்பயனாக்கலாம்.Huo et al.117 Co3O4-SnO2 கலவைகளைத் தயாரிக்க எளிய சோக்-பேக் முறையைப் பயன்படுத்தியது மற்றும் 10% Co/Sn மோலார் விகிதத்தில், சென்சார் H2 க்கு p-வகை கண்டறிதல் பதிலையும், n-வகை உணர்திறனையும் வெளிப்படுத்தியது. H2.பதில்CO, H2S மற்றும் NH3 வாயுக்களுக்கான சென்சார் பதில்கள் படம் 4a117 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.குறைந்த Co/Sn விகிதங்களில், SnO2±SnO2 நானோகிரைன் எல்லைகளில் பல ஹோமோஜங்ஷன்கள் உருவாகின்றன மற்றும் H2 (படம். 4b,c)115க்கு n-வகை சென்சார் பதில்களை வெளிப்படுத்துகின்றன.Co/Sn விகிதத்தில் 10 mol வரை அதிகரிப்புடன்.%, SnO2-SnO2 ஹோமோஜங்ஷன்களுக்குப் பதிலாக, பல Co3O4-SnO2 ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்கள் ஒரே நேரத்தில் உருவாக்கப்பட்டன (படம் 4d).H2 ஐப் பொறுத்தவரை Co3O4 செயலற்றதாக இருப்பதாலும், SnO2 H2 உடன் வலுவாக வினைபுரிவதாலும், அயனி ஆக்ஸிஜன் இனங்களுடனான H2 இன் எதிர்வினை முக்கியமாக SnO2117 இன் மேற்பரப்பில் நிகழ்கிறது.எனவே, எலக்ட்ரான்கள் SnO2 க்கு நகரும் மற்றும் Ef SnO2 கடத்தல் பட்டைக்கு மாறுகிறது, அதே நேரத்தில் Ef Co3O4 மாறாமல் இருக்கும்.இதன் விளைவாக, சென்சாரின் எதிர்ப்பு அதிகரிக்கிறது, உயர் Co/Sn விகிதம் கொண்ட பொருட்கள் p-வகை உணர்திறன் நடத்தையை வெளிப்படுத்துகின்றன (படம் 4e).மாறாக, CO, H2S மற்றும் NH3 வாயுக்கள் SnO2 மற்றும் Co3O4 பரப்புகளில் உள்ள அயனி ஆக்ஸிஜன் இனங்களுடன் வினைபுரிகின்றன, மேலும் எலக்ட்ரான்கள் வாயுவிலிருந்து சென்சாருக்கு நகர்கின்றன, இதன் விளைவாக தடை உயரம் மற்றும் n-வகை உணர்திறன் குறைகிறது (படம் 4f)..வெவ்வேறு வாயுக்களுடன் Co3O4 இன் வெவ்வேறு வினைத்திறன் காரணமாக இந்த வெவ்வேறு சென்சார் நடத்தை ஏற்படுகிறது, இது யின் மற்றும் பலர் மேலும் உறுதிப்படுத்தியது.118 .இதேபோல், கடோச் மற்றும் பலர்.119 SnO2-ZnO கலவைகள் நல்ல தேர்வுத்திறன் மற்றும் H2 க்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டவை என்பதை நிரூபித்தது.இந்த நடத்தை நிகழ்கிறது, ஏனெனில் H இன் s-ஆர்பிட்டலுக்கும் O இன் p-ஆர்பிட்டலுக்கும் இடையே வலுவான கலப்பினத்தின் காரணமாக ZnO இன் O நிலைகளுக்கு H அணுக்கள் எளிதில் உறிஞ்சப்படும், இது ZnO120,121 இன் உலோகமயமாக்கலுக்கு வழிவகுக்கிறது.
H2, CO, NH3 மற்றும் H2S போன்ற வழக்கமான குறைக்கும் வாயுக்களுக்கான Co/Sn-10% மாறும் எதிர்ப்பு வளைவுகள், b, c Co3O4/SnO2 கலப்பு உணர்திறன் பொறிமுறை வரைபடம் H2 க்கான குறைந்த % m.Co/Sn, df Co3O4 உயர் Co/Sn/SnO2 கலவையுடன் H2 மற்றும் CO, H2S மற்றும் NH3 இன் மெக்கானிசம் கண்டறிதல்
எனவே, பொருத்தமான புனையமைப்பு முறைகளைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலமும், கலவைகளின் தானிய அளவைக் குறைப்பதன் மூலமும், MOS கலவைகளின் மோலார் விகிதத்தை மேம்படுத்துவதன் மூலமும் I-வகை உணரியின் உணர்திறனை மேம்படுத்தலாம்.கூடுதலாக, உணர்திறன் பொருளின் வேதியியலைப் பற்றிய ஆழமான புரிதல் சென்சாரின் தேர்வை மேலும் மேம்படுத்தலாம்.
வகை II சென்சார் கட்டமைப்புகள் மற்றொரு பிரபலமான சென்சார் கட்டமைப்பாகும், இது ஒரு "மாஸ்டர்" நானோ மெட்டீரியல் மற்றும் இரண்டாவது அல்லது மூன்றாவது நானோ மெட்டீரியல் உட்பட பலவகையான நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட பொருட்களைப் பயன்படுத்தலாம்.எடுத்துக்காட்டாக, நானோ துகள்களால் அலங்கரிக்கப்பட்ட ஒரு பரிமாண அல்லது இரு பரிமாண பொருட்கள், கோர்-ஷெல் (CS) மற்றும் பல அடுக்கு ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர் செய்யப்பட்ட பொருட்கள் பொதுவாக வகை II சென்சார் கட்டமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் கீழே விரிவாக விவாதிக்கப்படும்.
படம் 2b(1) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, முதல் ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர் மெட்டீரியலுக்கு (அலங்கரிக்கப்பட்ட ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்), சென்சாரின் கடத்தும் சேனல்கள் அடிப்படைப் பொருளால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்களின் உருவாக்கம் காரணமாக, மாற்றியமைக்கப்பட்ட நானோ துகள்கள் வாயு உறிஞ்சுதல் அல்லது உறிஞ்சுதலுக்கான அதிக எதிர்வினை தளங்களை வழங்க முடியும், மேலும் உணர்திறன் செயல்திறனை மேம்படுத்த வினையூக்கிகளாகவும் செயல்பட முடியும்.யுவான் மற்றும் பலர்.41, WO3 நானோவைகளை CeO2 நானோடாட்களுடன் அலங்கரிப்பது CeO2@WO3 ஹெட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸ் மற்றும் CeO2 மேற்பரப்பில் அதிக உறிஞ்சுதல் தளங்களை வழங்கலாம் மற்றும் அசிட்டோனுடன் எதிர்வினைக்கு அதிக வேதியியல் ஆக்ஸிஜன் இனங்களை உருவாக்கலாம்.குணவன் மற்றும் பலர்.125. ஒரு-பரிமாண Au@α-Fe2O3 ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு அதி-உயர் உணர்திறன் அசிட்டோன் சென்சார் முன்மொழியப்பட்டது மற்றும் உணரியின் உணர்திறன் O2 மூலக்கூறுகளை ஆக்ஸிஜன் மூலமாகச் செயல்படுத்துவதன் மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.Au NP களின் இருப்பு, அசிட்டோனின் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்காக ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகளை லட்டு ஆக்ஸிஜனாகப் பிரிப்பதை ஊக்குவிக்கும் ஒரு வினையூக்கியாகச் செயல்படும்.சோய் மற்றும் பலர் இதே போன்ற முடிவுகளைப் பெற்றனர்.9 அங்கு ஒரு Pt வினையூக்கியானது உறிஞ்சப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகளை அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் இனங்களாகப் பிரிக்கவும் மற்றும் அசிட்டோனுக்கு உணர்திறன் பதிலை மேம்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்பட்டது.படம் 5126 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒற்றை உன்னத உலோக நானோ துகள்களை விட பைமெட்டாலிக் நானோ துகள்கள் வினையூக்கத்தில் மிகவும் திறமையானவை என்பதை 2017 ஆம் ஆண்டில், அதே ஆராய்ச்சிக் குழு நிரூபித்தது. சராசரி அளவு 3 nm க்கும் குறைவானது.பின்னர், எலக்ட்ரோஸ்பின்னிங் முறையைப் பயன்படுத்தி, அசிட்டோன் அல்லது H2S (படம் 5b-g) க்கு உணர்திறன் மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையை அதிகரிக்க PtM@WO3 நானோ ஃபைபர்கள் பெறப்பட்டன.சமீபத்தில், ஒற்றை அணு வினையூக்கிகள் (SACs) அணுக்கள் மற்றும் ட்யூன் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரானிக் கட்டமைப்புகளின் அதிகபட்ச செயல்திறன் காரணமாக வினையூக்கம் மற்றும் வாயு பகுப்பாய்வு துறையில் சிறந்த வினையூக்கி செயல்திறனைக் காட்டியுள்ளன.ஷின் மற்றும் பலர்.129 Pt-SA நங்கூரமிட்ட கார்பன் நைட்ரைடு (MCN), SnCl2 மற்றும் PVP நானோஷீட்களை இரசாயன ஆதாரங்களாகப் பயன்படுத்தி Pt@MCN@SnO2 இன்லைன் ஃபைபர்களை வாயு கண்டறிதலுக்காகத் தயாரிக்கிறது.Pt@MCN இன் மிகக் குறைந்த உள்ளடக்கம் இருந்தபோதிலும் (0.13 wt.% இலிருந்து 0.68 wt.% வரை), வாயு ஃபார்மால்டிஹைட் Pt@MCN@SnO2 இன் கண்டறிதல் செயல்திறன் மற்ற குறிப்பு மாதிரிகளை விட (தூய SnO2, MCN@SnO2 மற்றும் Pt NPs@ SnO2)..இந்த சிறந்த கண்டறிதல் செயல்திறன் Pt SA வினையூக்கியின் அதிகபட்ச அணு செயல்திறன் மற்றும் SnO2129 செயலில் உள்ள தளங்களின் குறைந்தபட்ச கவரேஜ் காரணமாக இருக்கலாம்.
PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) நானோ துகள்களைப் பெற Apoferritin-ஏற்றப்பட்ட என்காப்சுலேஷன் முறை;Bd ப்ரிஸ்டின் WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3 மற்றும் Pt-NiO@WO3 நானோ ஃபைபர்களின் மாறும் வாயு உணர்திறன் பண்புகள்;எடுத்துக்காட்டாக, PtPd@WO3, PtRn@WO3 மற்றும் Pt-NiO@WO3 நானோஃபைபர் சென்சார்களின் தேர்ந்தெடுக்கும் பண்புகளின் அடிப்படையில் 1 பிபிஎம் இடையூறு வாயு 126
கூடுதலாக, சாரக்கட்டு பொருட்கள் மற்றும் நானோ துகள்களுக்கு இடையில் உருவாகும் ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்கள் சென்சார் செயல்திறனை மேம்படுத்த 130,131,132 ரேடியல் மாடுலேஷன் பொறிமுறையின் மூலம் கடத்தல் சேனல்களை திறம்பட மாற்றியமைக்க முடியும்.அத்திப்பழத்தில்.படம் 6a, தூய SnO2 மற்றும் Cr2O3@SnO2 நானோவாய்களின் சென்சார் பண்புகளைக் காட்டுகிறதுதூய SnO2 நானோவாய்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​வாயுக்களைக் குறைப்பதற்கான Cr2O3@SnO2 நானோவைர்களின் பிரதிபலிப்பு பெரிதும் மேம்படுத்தப்படுகிறது, அதே சமயம் ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயுக்களுக்கான பதில் மோசமாக உள்ளது.இந்த நிகழ்வுகள் உருவான pn heterojunction இன் ரேடியல் திசையில் SnO2 நானோவாய்களின் கடத்தல் சேனல்களின் உள்ளூர் வீழ்ச்சியுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது.வாயுக்களைக் குறைத்து ஆக்சிஜனேற்றம் செய்த பிறகு, தூய SnO2 நானோவாய்களின் மேற்பரப்பில் EDL அகலத்தை மாற்றுவதன் மூலம் சென்சார் எதிர்ப்பை எளிமையாகச் சரிசெய்ய முடியும்.இருப்பினும், Cr2O3@SnO2 நானோவைர்களுக்கு, தூய SnO2 நானோவாய்களுடன் ஒப்பிடும்போது காற்றில் உள்ள SnO2 நானோவாய்களின் ஆரம்ப DEL அதிகரிக்கப்படுகிறது, மேலும் ஒரு ஹீட்டோரோஜங்ஷன் உருவாவதால் கடத்தல் சேனல் ஒடுக்கப்படுகிறது.எனவே, சென்சார் குறைக்கும் வாயுவை வெளிப்படுத்தும் போது, ​​சிக்கிய எலக்ட்ரான்கள் SnO2 நானோவாய்களில் வெளியிடப்படுகின்றன மற்றும் EDL வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக தூய SnO2 நானோவாய்களை விட அதிக உணர்திறன் ஏற்படுகிறது.மாறாக, ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயுவிற்கு மாறும்போது, ​​DEL விரிவாக்கம் குறைவாக உள்ளது, இதன் விளைவாக குறைந்த உணர்திறன் ஏற்படுகிறது.சோய் மற்றும் பலர், 133 போன்றோரால் இதே போன்ற உணர்வுபூர்வமான பதில் முடிவுகள் காணப்பட்டன, இதில் p-வகை WO3 நானோ துகள்களால் அலங்கரிக்கப்பட்ட SnO2 நானோவாய்கள் வாயுக்களைக் குறைப்பதில் குறிப்பிடத்தக்க மேம்பட்ட உணர்திறன் பதிலைக் காட்டுகின்றன, அதே நேரத்தில் n-அலங்கரிக்கப்பட்ட SnO2 உணரிகள் ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயுக்களுக்கு உணர்திறனை மேம்படுத்தின.TiO2 நானோ துகள்கள் (படம். 6b) 133. SnO2 மற்றும் MOS (TiO2 அல்லது WO3) நானோ துகள்களின் வெவ்வேறு வேலைச் செயல்பாடுகளால் இந்த முடிவு முக்கியமாக ஏற்படுகிறது.p-வகை (n-வகை) நானோ துகள்களில், கட்டமைப்பின் பொருளின் (SnO2) கடத்தல் சேனல் ரேடியல் திசையில் விரிவடைகிறது (அல்லது சுருங்குகிறது), பின்னர், குறைப்பு (அல்லது ஆக்சிஜனேற்றம்), மேலும் விரிவாக்கம் (அல்லது சுருக்கம்) SnO2 இன் கடத்தல் சேனலின் - விலா ) வாயுவின் (படம் 6b).
மாற்றியமைக்கப்பட்ட LF MOS மூலம் தூண்டப்பட்ட ரேடியல் மாடுலேஷன் பொறிமுறை.தூய SnO2 மற்றும் Cr2O3@SnO2 நானோவாய்கள் மற்றும் தொடர்புடைய உணர்திறன் பொறிமுறை திட்ட வரைபடங்களின் அடிப்படையில் 10 பிபிஎம் குறைக்கும் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயுக்களுக்கான வாயு பதில்களின் சுருக்கம்;மற்றும் WO3@SnO2 நானோரோட்களின் தொடர்புடைய திட்டங்கள் மற்றும் கண்டறிதல் பொறிமுறை133
இரு அடுக்கு மற்றும் பல அடுக்கு ஹீட்டோரோஸ்ட்ரக்சர் சாதனங்களில், சாதனத்தின் கடத்தல் சேனல் மின்முனைகளுடன் நேரடி தொடர்பில் அடுக்கு (பொதுவாக கீழ் அடுக்கு) மூலம் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, மேலும் இரண்டு அடுக்குகளின் இடைமுகத்தில் உருவாகும் ஹீட்டோரோஜங்ஷன் கீழ் அடுக்கின் கடத்துத்திறனைக் கட்டுப்படுத்தலாம். .எனவே, வாயுக்கள் மேல் அடுக்குடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​​​அவை கீழ் அடுக்கின் கடத்தல் சேனல்கள் மற்றும் சாதனத்தின் எதிர்ப்பு 134 ஐ கணிசமாக பாதிக்கலாம்.உதாரணமாக, குமார் மற்றும் பலர்.77 NH3 க்கான TiO2@NiO மற்றும் NiO@TiO2 இரட்டை அடுக்குகளின் எதிர் நடத்தையைப் புகாரளித்தது.இந்த வேறுபாடு எழுகிறது, ஏனெனில் இரண்டு சென்சார்களின் கடத்தல் சேனல்கள் வெவ்வேறு பொருட்களின் அடுக்குகளில் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன (முறையே NiO மற்றும் TiO2), பின்னர் அடிப்படை கடத்தல் சேனல்களின் மாறுபாடுகள் வேறுபடுகின்றன77.
இரு அடுக்கு அல்லது பல அடுக்கு ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்கள் பொதுவாக ஸ்பட்டரிங், அணு அடுக்கு படிவு (ALD) மற்றும் மையவிலக்கு 56,70,134,135,136 ஆகியவற்றால் உருவாக்கப்படுகின்றன.படத்தின் தடிமன் மற்றும் இரண்டு பொருட்களின் தொடர்பு பகுதி நன்கு கட்டுப்படுத்தப்படலாம்.புள்ளிவிவரங்கள் 7a மற்றும் b எத்தனால் கண்டறிதல்135,137 க்கு sputtering மூலம் பெறப்பட்ட NiO@SnO2 மற்றும் Ga2O3@WO3 நானோ ஃபிலிம்களைக் காட்டுகின்றன.இருப்பினும், இந்த முறைகள் பொதுவாக பிளாட் பிலிம்களை உருவாக்குகின்றன, மேலும் இந்த பிளாட் பிலிம்கள் அவற்றின் குறைந்த குறிப்பிட்ட பரப்பு மற்றும் வாயு ஊடுருவல் காரணமாக 3D நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட பொருட்களை விட குறைவான உணர்திறன் கொண்டவை.எனவே, வெவ்வேறு படிநிலைகளுடன் கூடிய இரு அடுக்கு படங்களை உருவாக்குவதற்கான ஒரு திரவ-கட்ட உத்தியும் குறிப்பிட்ட பரப்பளவை அதிகரிப்பதன் மூலம் புலனுணர்வு செயல்திறனை மேம்படுத்த முன்மொழியப்பட்டது41,52,138.Zhu et al139 இணைந்து sputtering மற்றும் hydrothermal நுட்பங்களை H2S கண்டறிதலுக்காக SnO2 nanowires (ZnO@SnO2 nanowires) மீது அதிக வரிசைப்படுத்தப்பட்ட ZnO நானோவைகளை உருவாக்கியது (படம் 7c).1 ppm H2Sக்கான அதன் பதில், sputtered ZnO@SnO2 நானோ ஃபிலிம்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட சென்சார் விட 1.6 மடங்கு அதிகம்.லியு மற்றும் பலர்.52 படிநிலையான SnO2@NiO நானோ கட்டமைப்புகளைத் தொடர்ந்து வெப்ப அனீலிங் (படம் 10d) உருவாக்குவதற்கு இரண்டு-படி இரசாயன படிவு முறையைப் பயன்படுத்தி உயர் செயல்திறன் கொண்ட H2S சென்சார் அறிவிக்கப்பட்டது.வழக்கமான sputtered SnO2@NiO இரு அடுக்கு படங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​குறிப்பிட்ட பரப்பளவு 52,137 அதிகரிப்பதன் காரணமாக SnO2@NiO படிநிலை இரு அடுக்கு கட்டமைப்பின் உணர்திறன் செயல்திறன் கணிசமாக மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது.
MOS அடிப்படையிலான இரட்டை அடுக்கு வாயு சென்சார்.எத்தனால் கண்டறிதலுக்கான NiO@SnO2 நானோ ஃபிலிம்;எத்தனால் கண்டறிதலுக்கான 137b Ga2O3@WO3 நானோ ஃபிலிம்;H2S கண்டறிதலுக்கான 135c மிகவும் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட SnO2@ZnO இரு அடுக்கு படிநிலை அமைப்பு;H2S52 ஐக் கண்டறிவதற்கான 139d SnO2@NiO இரு அடுக்கு படிநிலை அமைப்பு.
கோர்-ஷெல் ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்ஸ் (சிஎஸ்ஹெச்என்) அடிப்படையிலான வகை II சாதனங்களில், கடத்தல் சேனல்கள் உள் ஷெல்லுடன் மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை என்பதால், உணர்திறன் நுட்பம் மிகவும் சிக்கலானது.உற்பத்தி பாதை மற்றும் தொகுப்பின் தடிமன் (hs) ஆகிய இரண்டும் கடத்தும் சேனல்களின் இருப்பிடத்தை தீர்மானிக்க முடியும்.எடுத்துக்காட்டாக, பாட்டம்-அப் தொகுப்பு முறைகளைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​கடத்தல் சேனல்கள் பொதுவாக உள் மையத்திற்கு மட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன, இது இரண்டு அடுக்கு அல்லது பல அடுக்கு சாதன கட்டமைப்புகளுக்கு (படம். 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. சூ மற்றும் பலர்.144, CSHN NiO@α-Fe2O3 மற்றும் CuO@α-Fe2O3 ஆகியவற்றைப் பெறுவதற்கான ஒரு கீழ்நிலை அணுகுமுறையை NiO அல்லது CuO NPகளின் அடுக்கை α-Fe2O3 நானோரோட்களில் வைப்பதன் மூலம் அறிவித்தது, இதில் கடத்தல் சேனல் மையப் பகுதியால் வரையறுக்கப்பட்டது.(நானோரோடுகள் α-Fe2O3).லியு மற்றும் பலர்.142 சிலிக்கான் நானோவைர்களின் தயாரிக்கப்பட்ட வரிசைகளில் TiO2 ஐ வைப்பதன் மூலம் CSHN TiO2 @ Si இன் முக்கிய பகுதிக்கு கடத்தல் சேனலை கட்டுப்படுத்துவதில் வெற்றி பெற்றது.எனவே, அதன் உணர்திறன் நடத்தை (p-வகை அல்லது n-வகை) சிலிக்கான் நானோவைரின் குறைக்கடத்தி வகையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது.
இருப்பினும், பெரும்பாலான அறிக்கையிடப்பட்ட CSHN-அடிப்படையிலான உணரிகள் (படம். 2b(4)) சில்லுகள் மீது தொகுக்கப்பட்ட CS பொருளின் பொடிகளை மாற்றுவதன் மூலம் புனையப்பட்டது.இந்த வழக்கில், சென்சாரின் கடத்தல் பாதை வீட்டு தடிமன் (hs) மூலம் பாதிக்கப்படுகிறது.கிம்மின் குழு வாயு கண்டறிதல் செயல்திறனில் hs இன் விளைவை ஆராய்ந்தது மற்றும் சாத்தியமான கண்டறிதல் பொறிமுறையை100,112,145,146,147,148 முன்மொழிந்தது. இந்த கட்டமைப்பின் உணர்திறன் பொறிமுறைக்கு இரண்டு காரணிகள் பங்களிக்கின்றன என்று நம்பப்படுகிறது: (1) ஷெல்லின் EDL இன் ரேடியல் மாடுலேஷன் மற்றும் (2) மின்சார புலம் ஸ்மியர் விளைவு (படம். 8) 145. கடத்தல் சேனல் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்டுள்ளனர். ஹெச் இந்த கட்டமைப்பின் உணர்திறன் பொறிமுறைக்கு இரண்டு காரணிகள் பங்களிக்கின்றன என்று நம்பப்படுகிறது: (1) ஷெல்லின் EDL இன் ரேடியல் மாடுலேஷன் மற்றும் (2) மின்சார புலம் ஸ்மியர் விளைவு (படம். 8) 145. கடத்தல் சேனல் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்டுள்ளனர். ஹெச் 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. இந்த கட்டமைப்பின் உணர்வின் பொறிமுறையில் இரண்டு காரணிகள் ஈடுபட்டுள்ளன என்று நம்பப்படுகிறது: (1) ஷெல்லின் EDL இன் ரேடியல் மாடுலேஷன் மற்றும் (2) மின்சார புலத்தை மங்கலாக்கும் விளைவு (படம். 8) 145. ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்டனர். hs > λD ஷெல்ஸ்145 ஆக இருக்கும் போது கேரியர் கடத்தல் சேனல் முக்கியமாக ஷெல்லில் மட்டுமே இருக்கும்.இந்த கட்டமைப்பின் கண்டறிதல் பொறிமுறைக்கு இரண்டு காரணிகள் பங்களிக்கின்றன என்று நம்பப்படுகிறது: (1) ஷெல்லின் DEL இன் ரேடியல் பண்பேற்றம் மற்றும் (2) மின்சார புலம் ஸ்மியரிங் விளைவு (படம் 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局 > λD145 时，载流子的数量主要局限于壳层。 இஸ்லேடோவட்டேலி ஒலிப்பதிவுகள் ஷெல்லின் கடத்தல் சேனல் hs > λD145 ஆக இருக்கும்போது, ​​கேரியர்களின் எண்ணிக்கை முக்கியமாக ஷெல் மூலம் வரையறுக்கப்படுகிறது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்டனர்.எனவே, CSHN அடிப்படையிலான சென்சாரின் எதிர்ப்பு பண்பேற்றத்தில், உறைப்பூச்சு DEL இன் ரேடியல் பண்பேற்றம் நிலவுகிறது (படம் 8a).இருப்பினும், ஷெல்லின் hs ≤ λD இல், ஷெல் மூலம் உறிஞ்சப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் துகள்கள் மற்றும் CS ஹீட்டோரோஜங்ஷனில் உருவாகும் ஹீட்டோரோஜங்ஷன் ஆகியவை எலக்ட்ரான்களால் முழுமையாகக் குறைக்கப்படுகின்றன. எனவே, கடத்தல் சேனல் ஷெல் லேயருக்குள் மட்டுமல்லாமல், பகுதியளவில் மையப் பகுதியிலும் அமைந்துள்ளது, குறிப்பாக ஷெல் லேயரின் hs <λD. எனவே, கடத்தல் சேனல் ஷெல் லேயருக்குள் மட்டுமல்லாமல், பகுதியளவில் மையப் பகுதியிலும் அமைந்துள்ளது, குறிப்பாக ஷெல் லேயரின் hs <λD. Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевинной части, особенно при hs < λD оболочечного слоя. எனவே, கடத்தல் சேனல் ஷெல் லேயருக்குள் மட்டுமல்ல, ஓரளவு மையப் பகுதியிலும், குறிப்பாக ஷெல் லேயரின் hs < λD இல் அமைந்துள்ளது.மேலும், hs <λD 时. Поэtomu kanal provodimosti raspolagaetsya né டோல்கோ வ்னுட்ரி ஒபோலோச்கி, NO மற்றும் CHASTICHNO V CHARDESEVINE, எனவே, கடத்தல் சேனல் ஷெல்லின் உள்ளே மட்டுமல்ல, ஓரளவு மையத்திலும், குறிப்பாக ஷெல்லின் hs < λD இல் அமைந்துள்ளது.இந்த வழக்கில், முழுமையாகக் குறைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் ஷெல் மற்றும் பகுதியளவு குறைக்கப்பட்ட மைய அடுக்கு இரண்டும் முழு CSHN இன் எதிர்ப்பை மாற்றியமைக்க உதவுகின்றன, இதன் விளைவாக மின்சார புலம் வால் விளைவு (படம் 8b) ஏற்படுகிறது.வேறு சில ஆய்வுகள் hs விளைவு100,148 ஐ ஆய்வு செய்ய ஒரு மின்சார புலம் வால் பதிலாக EDL தொகுதி பின்னம் கருத்து பயன்படுத்தப்படுகிறது.இந்த இரண்டு பங்களிப்புகளையும் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், படம் 8c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, hs உறை λD உடன் ஒப்பிடும்போது CSHN எதிர்ப்பின் மொத்த பண்பேற்றம் அதன் மிகப்பெரிய மதிப்பை அடைகிறது.எனவே, CSHN க்கான உகந்த hs ஷெல் λD க்கு அருகில் இருக்க முடியும், இது சோதனை அவதானிப்புகள்99,144,145,146,149 உடன் ஒத்துப்போகிறது.CSHN-அடிப்படையிலான pn-heterojunction உணரிகளின் உணர்திறனை hs பாதிக்கலாம் என்று பல ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன40,148.லி மற்றும் பலர்.148 மற்றும் பாய் மற்றும் பலர்.40 கிளாடிங் ALD சுழற்சியை மாற்றுவதன் மூலம் TiO2@CuO மற்றும் ZnO@NiO போன்ற pn-heterojunction CSHN சென்சார்களின் செயல்திறனில் hs இன் விளைவை முறையாக ஆராய்ந்தது.இதன் விளைவாக, உணர்திறன் நடத்தை p-வகையிலிருந்து n-வகைக்கு hs40,148 அதிகரிப்புடன் மாறியது.முதலில் (குறைந்த எண்ணிக்கையிலான ALD சுழற்சிகளுடன்) ஹீட்டோரோஸ்ட்ரக்சர்களை மாற்றியமைக்கப்பட்ட ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களாகக் கருதுவதால் இந்த நடத்தை ஏற்படுகிறது.இவ்வாறு, கடத்தல் சேனல் மைய அடுக்கு (p-வகை MOSFET) மூலம் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் சென்சார் p-வகை கண்டறிதல் நடத்தையை வெளிப்படுத்துகிறது.ALD சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும் போது, ​​உறைப்பூச்சு அடுக்கு (n-வகை MOSFET) அரை-தொடர்ச்சியாக மாறி, கடத்தல் சேனலாக செயல்படுகிறது, இதன் விளைவாக n-வகை உணர்திறன் ஏற்படுகிறது.pn கிளைத்த 150,151 heteronanostructures க்கும் இதே போன்ற உணர்வு நிலைமாற்ற நடத்தைகள் பதிவாகியுள்ளன.சோ மற்றும் பலர்.150, Mn3O4 நானோவாய்களின் மேற்பரப்பில் உள்ள Zn2SnO4 உள்ளடக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் Zn2SnO4@Mn3O4 கிளை ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் உணர்திறனை ஆய்வு செய்தது.Mn3O4 மேற்பரப்பில் Zn2SnO4 கருக்கள் உருவாகும்போது, ​​p-வகை உணர்திறன் காணப்பட்டது.Zn2SnO4 உள்ளடக்கத்தில் மேலும் அதிகரிப்புடன், கிளைத்த Zn2SnO4@Mn3O4 ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் அடிப்படையிலான சென்சார் n-வகை சென்சார் நடத்தைக்கு மாறுகிறது.
CS நானோவாய்களின் இரண்டு-செயல்பாட்டு சென்சார் பொறிமுறையின் கருத்தியல் விளக்கம் காட்டப்பட்டுள்ளது.எலக்ட்ரான்-குறைக்கப்பட்ட ஷெல்களின் ரேடியல் மாடுலேஷன் காரணமாக ஒரு ரெசிஸ்டன்ஸ் மாடுலேஷன், b ரெசிஸ்டன்ஸ் மாடுலேஷனில் ஸ்மியரிங் எதிர்மறை விளைவு மற்றும் c இரண்டு விளைவுகளின் கலவையின் காரணமாக CS நானோவாய்களின் மொத்த எதிர்ப்பு பண்பேற்றம் 40
முடிவில், வகை II சென்சார்கள் பல்வேறு படிநிலை நானோ கட்டமைப்புகளை உள்ளடக்கியது, மேலும் சென்சார் செயல்திறன் கடத்தும் சேனல்களின் ஏற்பாட்டைப் பொறுத்தது.எனவே, சென்சாரின் கடத்தல் சேனலின் நிலையைக் கட்டுப்படுத்துவது மற்றும் வகை II உணரிகளின் நீட்டிக்கப்பட்ட உணர்திறன் பொறிமுறையைப் படிக்க பொருத்தமான ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்டு MOS மாதிரியைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் முக்கியமானது.
வகை III சென்சார் கட்டமைப்புகள் மிகவும் பொதுவானவை அல்ல, மேலும் கடத்தல் சேனல் முறையே இரண்டு மின்முனைகளுடன் இணைக்கப்பட்ட இரண்டு குறைக்கடத்திகளுக்கு இடையில் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு ஹீட்டோரோஜங்க்ஷனை அடிப்படையாகக் கொண்டது.தனிப்பட்ட சாதன கட்டமைப்புகள் பொதுவாக மைக்ரோமச்சினிங் நுட்பங்கள் மூலம் பெறப்படுகின்றன மற்றும் அவற்றின் உணர்திறன் வழிமுறைகள் முந்தைய இரண்டு சென்சார் கட்டமைப்புகளிலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டவை.வகை III சென்சாரின் IV வளைவு பொதுவாக ஹீட்டோரோஜங்ஷன் உருவாக்கம்48,152,153 காரணமாக வழக்கமான திருத்தும் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது.ஒரு சிறந்த ஹீட்டோரோஜங்ஷனின் I-V குணாதிசய வளைவை, ஹீட்டோரோஜங்ஷன் தடையின் உயரத்தில் எலக்ட்ரான் உமிழ்வின் தெர்மோனிக் பொறிமுறையால் விவரிக்க முடியும்152,154,155.
இங்கு Va என்பது சார்பு மின்னழுத்தம், A என்பது சாதனப் பகுதி, k என்பது போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி, T என்பது முழுமையான வெப்பநிலை, q என்பது கேரியர் சார்ஜ், Jn மற்றும் Jp ஆகியவை முறையே துளை மற்றும் எலக்ட்ரான் பரவல் மின்னோட்ட அடர்த்தி.IS என்பது தலைகீழ் செறிவூட்டல் மின்னோட்டத்தைக் குறிக்கிறது, இது பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறது: 152,154,155
எனவே, pn ஹீட்டோரோஜங்ஷனின் மொத்த மின்னோட்டம் சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம் மற்றும் சமன்பாடுகள் (3) மற்றும் (4) 156 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஹீட்டோரோஜங்ஷனின் தடையின் உயரத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தைப் பொறுத்தது.
nn0 மற்றும் pp0 என்பது n-வகை (p-வகை) MOS இல் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் (துளைகள்) செறிவு ஆகும், \(V_{bi}^0\) என்பது உள்ளமைக்கப்பட்ட திறன், Dp (Dn) என்பது பரவல் குணகம் எலக்ட்ரான்கள் (துளைகள்), Ln (Lp ) என்பது எலக்ட்ரான்களின் பரவல் நீளம் (துளைகள்), ΔEv (ΔEc) என்பது ஹெட்டோரோஜங்ஷனில் உள்ள வேலன்ஸ் பேண்டின் (கண்டக்ஷன் பேண்ட்) ஆற்றல் மாற்றமாகும்.தற்போதைய அடர்த்தி கேரியர் அடர்த்திக்கு விகிதாசாரமாக இருந்தாலும், அது \(V_{bi}^0\)க்கு அதிவேகமாக நேர்மாறான விகிதத்தில் உள்ளது.எனவே, தற்போதைய அடர்த்தியின் ஒட்டுமொத்த மாற்றம், ஹீட்டோரோஜங்ஷன் தடையின் உயரத்தின் பண்பேற்றத்தைப் பொறுத்தது.
மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, hetero-nanostructured MOSFET களின் உருவாக்கம் (உதாரணமாக, வகை I மற்றும் வகை II சாதனங்கள்) தனிப்பட்ட கூறுகளை விட சென்சாரின் செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும்.மற்றும் வகை III சாதனங்களுக்கு, பொருளின் வேதியியல் கலவையைப் பொறுத்து, ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர் பதில் இரண்டு கூறுகளை விட 48,153 அல்லது ஒரு கூறு 76 ஐ விட அதிகமாக இருக்கலாம்.இலக்கு வாயு48,75,76,153 க்கு ஒரு கூறு உணர்திறன் இல்லாத போது, ​​ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் பிரதிபலிப்பு ஒற்றை கூறுகளை விட அதிகமாக இருப்பதாக பல அறிக்கைகள் காட்டுகின்றன.இந்த வழக்கில், இலக்கு வாயு உணர்திறன் அடுக்குடன் மட்டுமே தொடர்பு கொள்கிறது மற்றும் உணர்திறன் அடுக்கின் மாற்றத்தை Ef மற்றும் ஹெட்டோரோஜங்ஷன் தடையின் உயரத்தில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும்.பின்னர் சாதனத்தின் மொத்த மின்னோட்டம் கணிசமாக மாறும், ஏனெனில் இது சமன்பாட்டின் படி ஹீட்டோரோஜங்ஷன் தடையின் உயரத்திற்கு நேர்மாறாக தொடர்புடையது.(3) மற்றும் (4) 48,76,153.இருப்பினும், n-வகை மற்றும் p-வகை கூறுகள் இரண்டும் இலக்கு வாயுவிற்கு உணர்திறன் கொண்டதாக இருக்கும் போது, ​​கண்டறிதல் செயல்திறன் இடையில் எங்காவது இருக்கலாம்.José et al.76 ஒரு நுண்துளையான NiO/SnO2 ஃபிலிம் NO2 சென்சாரை ஸ்பட்டரிங் மூலம் உருவாக்கியது மற்றும் சென்சார் உணர்திறன் NiO அடிப்படையிலான சென்சாரைக் காட்டிலும் அதிகமாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தது, ஆனால் SnO2 அடிப்படையிலான சென்சாரைக் காட்டிலும் குறைவாக உள்ளது.சென்சார்.SnO2 மற்றும் NiO ஆகியவை NO276 க்கு எதிர் எதிர்விளைவுகளை வெளிப்படுத்துவதால் இந்த நிகழ்வு ஏற்படுகிறது.மேலும், இரண்டு கூறுகளும் வெவ்வேறு வாயு உணர்திறனைக் கொண்டிருப்பதால், அவை ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் வாயுக்களை குறைக்கும் அதே போக்கைக் கொண்டிருக்கலாம்.உதாரணமாக, குவான் மற்றும் பலர்.157 படம் 9a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி சாய்வான ஸ்பட்டரிங் மூலம் NiO/SnO2 pn-heterojunction வாயு உணரியை முன்மொழிந்தது.சுவாரஸ்யமாக, NiO/SnO2 pn-heterojunction சென்சார் H2 மற்றும் NO2 க்கு அதே உணர்திறன் போக்கைக் காட்டியது (படம் 9a).இந்த முடிவைத் தீர்க்க, குவான் மற்றும் பலர்.157 NO2 மற்றும் H2 எவ்வாறு கேரியர் செறிவுகளை மாற்றுகிறது மற்றும் IV-பண்புகள் மற்றும் கணினி உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்தி இரண்டு பொருட்களின் \(V_{bi}^0\) டியூன் செய்யப்பட்டது (படம். 9bd).புள்ளிவிவரங்கள் 9b மற்றும் c ஆகியவை முறையே p-NiO (pp0) மற்றும் n-SnO2 (nn0) ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் சென்சார்களின் கேரியர் அடர்த்தியை மாற்ற H2 மற்றும் NO2 இன் திறனை நிரூபிக்கின்றன.NO2 சூழலில் p-வகை NiO இன் pp0 சிறிது மாறியது, அதே சமயம் H2 சூழலில் வியத்தகு முறையில் மாறியது (படம் 9b).இருப்பினும், n-வகை SnO2 க்கு, nn0 எதிர் வழியில் செயல்படுகிறது (படம் 9c).இந்த முடிவுகளின் அடிப்படையில், NiO/SnO2 pn ஹீட்டோரோஜங்ஷன் அடிப்படையில் சென்சாரில் H2 பயன்படுத்தப்பட்டபோது, ​​nn0 இன் அதிகரிப்பு Jn இன் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுத்தது, மேலும் \(V_{bi}^0\) ஒரு பதிலில் குறைவு (படம் 9d ).NO2 ஐ வெளிப்படுத்திய பிறகு, SnO2 இல் nn0 இன் பெரிய குறைவு மற்றும் NiO இல் pp0 இன் சிறிய அதிகரிப்பு இரண்டும் \(V_{bi}^0\) இல் பெரிய குறைவுக்கு வழிவகுக்கும், இது உணர்வுப் பிரதிபலிப்பு அதிகரிப்பதை உறுதி செய்கிறது (படம். 9d ) 157 முடிவில், கேரியர்களின் செறிவு மற்றும் \(V_{bi}^0\) மாற்றங்கள் மொத்த மின்னோட்டத்தில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது கண்டறியும் திறனை மேலும் பாதிக்கிறது.
எரிவாயு உணரியின் உணர்திறன் பொறிமுறையானது வகை III சாதனத்தின் கட்டமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது.ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM) குறுக்குவெட்டு படங்கள், p-NiO/n-SnO2 நானோகோயில் சாதனம் மற்றும் p-NiO/n-SnO2 nanocoil heterojunction சென்சாரின் சென்சார் பண்புகள் 200°C இல் H2 மற்றும் NO2;b , c-சாதனத்தின் குறுக்கு வெட்டு SEM மற்றும் p-NiO b-லேயர் மற்றும் n-SnO2 c-லேயர் கொண்ட சாதனத்தின் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள்.b p-NiO சென்சார் மற்றும் c n-SnO2 சென்சார் ஆகியவை வறண்ட காற்றிலும் H2 மற்றும் NO2 க்கு வெளிப்பட்ட பிறகும் I-V பண்புகளை அளவிடுகின்றன மற்றும் பொருத்துகின்றன.p-NiO இல் உள்ள b-துளை அடர்த்தியின் இரு பரிமாண வரைபடம் மற்றும் n-SnO2 லேயரில் உள்ள c-எலக்ட்ரான்களின் வரைபடம், வண்ண அளவுகோல் கொண்ட சென்டாரஸ் TCAD மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி வடிவமைக்கப்பட்டது.d உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் வறண்ட காற்றில் p-NiO/n-SnO2 இன் 3D வரைபடம், சூழலில் H2 மற்றும் NO2157.
பொருளின் வேதியியல் பண்புகளுக்கு மேலதிகமாக, வகை III சாதனத்தின் அமைப்பு சுய-இயங்கும் வாயு உணரிகளை உருவாக்கும் சாத்தியத்தை நிரூபிக்கிறது, இது வகை I மற்றும் வகை II சாதனங்களில் சாத்தியமில்லை.அவற்றின் உள்ளார்ந்த மின்சார புலம் (BEF) காரணமாக, pn ஹீட்டோரோஜங்ஷன் டையோடு கட்டமைப்புகள் பொதுவாக ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்களை உருவாக்கவும், வெளிச்சத்தின் கீழ் அறை வெப்பநிலையில் சுய-இயங்கும் ஒளிமின்னழுத்த வாயு உணரிகளை உருவாக்கும் திறனைக் காட்டவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.பொருட்களின் ஃபெர்மி அளவுகளில் உள்ள வேறுபாட்டால் ஏற்படும் ஹெட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸில் உள்ள BEF, எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளைப் பிரிப்பதற்கும் பங்களிக்கிறது.சுய-இயங்கும் ஒளிமின்னழுத்த வாயு சென்சாரின் நன்மை அதன் குறைந்த சக்தி நுகர்வு ஆகும், ஏனெனில் அது ஒளிரும் ஒளியின் ஆற்றலை உறிஞ்சி, பின்னர் தன்னை அல்லது பிற சிறிய சாதனங்களை வெளிப்புற சக்தி ஆதாரம் இல்லாமல் கட்டுப்படுத்த முடியும்.எடுத்துக்காட்டாக, Tanuma மற்றும் Sugiyama162 ஆகியவை SnO2-அடிப்படையிலான பாலிகிரிஸ்டலின் CO2 சென்சார்களை செயல்படுத்த NiO/ZnO pn heterojunctionsகளை சூரிய மின்கலங்களாக உருவாக்கியுள்ளன.காட் மற்றும் பலர்.படம் 10a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, Si/ZnO@CdS pn ஹீட்டோரோஜங்ஷனை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு சுய-இயங்கும் ஒளிமின்னழுத்த வாயு உணரியை 74 ​​அறிவித்தது.செங்குத்தாக சார்ந்த ZnO நானோவாய்கள் நேரடியாக p-வகை சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுகளில் வளர்க்கப்பட்டு Si/ZnO pn ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்களை உருவாக்குகின்றன.பின்னர் சிடிஎஸ் நானோ துகள்கள் இரசாயன மேற்பரப்பு மாற்றத்தால் ZnO நானோவாய்களின் மேற்பரப்பில் மாற்றியமைக்கப்பட்டன.அத்திப்பழத்தில்.O2 மற்றும் எத்தனாலுக்கான ஆஃப்லைன் Si/ZnO@CdS சென்சார் மறுமொழி முடிவுகளை 10a காட்டுகிறது.வெளிச்சத்தின் கீழ், Si/ZnO heterointerface இல் BEP இன் போது எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளைப் பிரிப்பதன் காரணமாக திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தம் (Voc) இணைக்கப்பட்ட டையோட்களின் எண்ணிக்கையுடன் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது.Voc ஐ ஒரு சமன்பாடு மூலம் குறிப்பிடலாம்.(5) 156,
ND, NA மற்றும் Ni ஆகியவை முறையே நன்கொடையாளர்கள், ஏற்பாளர்கள் மற்றும் உள்ளார்ந்த கேரியர்களின் செறிவுகள் மற்றும் k, T மற்றும் q ஆகியவை முந்தைய சமன்பாட்டில் உள்ள அதே அளவுருக்கள் ஆகும்.ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயுக்களுக்கு வெளிப்படும் போது, ​​அவை ZnO நானோவைரிலிருந்து எலக்ட்ரான்களைப் பிரித்தெடுக்கின்றன, இது \(N_D^{ZnO}\) மற்றும் Voc இல் குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது.மாறாக, வாயு குறைப்பு Voc (படம் 10a) இல் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுத்தது.ZnO ஐ CdS நானோ துகள்களால் அலங்கரிக்கும் போது, ​​CdS நானோ துகள்களில் உள்ள ஃபோட்டோஎக்சிட்டட் எலக்ட்ரான்கள் ZnO இன் கடத்தல் பேண்டில் செலுத்தப்பட்டு, உறிஞ்சப்பட்ட வாயுவுடன் தொடர்பு கொள்கின்றன, இதன் மூலம் உணர்திறன் திறன் 74,160 அதிகரிக்கிறது.Si/ZnO ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட இதேபோன்ற சுய-இயங்கும் ஒளிமின்னழுத்த வாயு சென்சார் ஹாஃப்மேன் மற்றும் பலர் அறிக்கை செய்தது.160, 161 (படம் 10b).வேலைச் செயல்பாட்டைச் சரிசெய்ய, அமீன்-செயல்படுத்தப்பட்ட ZnO நானோ துகள்கள் ([3-(2-அமினோஎதிலாமினோ)ப்ரோபில்]ட்ரைமெத்தாக்சிசிலேன்) (அமினோ-செயல்படுத்தப்பட்ட-எஸ்ஏஎம்) மற்றும் தியோல் ((3-மெர்காப்டோப்ரோபைல்)-செயல்படுத்தப்பட்ட வரிசையைப் பயன்படுத்தி இந்த சென்சார் தயாரிக்கப்படலாம். NO2 (டிரைமெத்தாக்சிசிலேன்) (தியோல்-செயல்படுத்தப்பட்ட-SAM)) தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட கண்டறிதலுக்கான இலக்கு வாயுவின் (படம். 10b) 74,161.
வகை III சாதனத்தின் கட்டமைப்பின் அடிப்படையில் சுயமாக இயங்கும் ஒளிமின் வாயு உணரி.Si/ZnO@CdS அடிப்படையிலான ஒரு சுய-இயங்கும் ஒளிமின்னழுத்த வாயு சென்சார், சுய-இயங்கும் உணர்திறன் பொறிமுறை மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட (O2) மற்றும் குறைக்கப்பட்ட (1000 ppm எத்தனால்) வாயுக்களுக்கான சென்சார் பதில் சூரிய ஒளியின் கீழ்;74b சுய-இயங்கும் ஒளிமின்னழுத்த வாயு சென்சார் அடிப்படையில் Si ZnO/ZnO சென்சார்கள் மற்றும் ZnO SAM ஐ டெர்மினல் அமின்கள் மற்றும் தியோல்களுடன் செயல்படுத்திய பிறகு பல்வேறு வாயுக்களுக்கான சென்சார் பதில்கள் 161
எனவே, வகை III சென்சார்களின் உணர்திறன் பொறிமுறையைப் பற்றி விவாதிக்கும்போது, ​​ஹீட்டோரோஜங்ஷன் தடையின் உயரத்தில் மாற்றம் மற்றும் கேரியர் செறிவை பாதிக்கும் வாயுவின் திறனைத் தீர்மானிக்க வேண்டியது அவசியம்.கூடுதலாக, வெளிச்சம் வாயுக்களுடன் வினைபுரியும் ஒளிச்சேர்க்கை கேரியர்களை உருவாக்க முடியும், இது சுயமாக இயங்கும் வாயு கண்டறிதலுக்கு உறுதியளிக்கிறது.
இந்த இலக்கிய மதிப்பாய்வில் விவாதிக்கப்பட்டபடி, சென்சார் செயல்திறனை மேம்படுத்த பல்வேறு MOS ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்கள் புனையப்பட்டுள்ளன.வெப் ஆஃப் சயின்ஸ் தரவுத்தளத்தில் பல்வேறு முக்கிய வார்த்தைகள் (உலோக ஆக்சைடு கலவைகள், கோர்-ஷீத் மெட்டல் ஆக்சைடுகள், அடுக்கு உலோக ஆக்சைடுகள் மற்றும் சுய-இயங்கும் வாயு பகுப்பாய்விகள்) மற்றும் தனித்துவமான பண்புகள் (ஏராளமான, உணர்திறன்/தேர்வு, மின் உற்பத்தி திறன், உற்பத்தி) தேடப்பட்டது. .முறை இந்த மூன்று சாதனங்களில் மூன்றின் குணாதிசயங்கள் அட்டவணை 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. உயர் செயல்திறன் கொண்ட வாயு உணரிகளுக்கான ஒட்டுமொத்த வடிவமைப்புக் கருத்து Yamazoe முன்மொழியப்பட்ட மூன்று முக்கிய காரணிகளை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் விவாதிக்கப்படுகிறது.MOS ஹெட்டோரோஸ்ட்ரக்சர் சென்சார்களுக்கான வழிமுறைகள் வாயு உணரிகளை பாதிக்கும் காரணிகளைப் புரிந்து கொள்ள, பல்வேறு MOS அளவுருக்கள் (எ.கா. தானிய அளவு, இயக்க வெப்பநிலை, குறைபாடு மற்றும் ஆக்ஸிஜன் காலியிட அடர்த்தி, திறந்த படிக விமானங்கள்) கவனமாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன.சாதன அமைப்பு, சென்சாரின் உணர்திறன் நடத்தைக்கு முக்கியமானதாகும், இது புறக்கணிக்கப்பட்டு அரிதாகவே விவாதிக்கப்படுகிறது.இந்த மதிப்பாய்வு மூன்று பொதுவான வகை சாதனக் கட்டமைப்பைக் கண்டறிவதற்கான அடிப்படை வழிமுறைகளைப் பற்றி விவாதிக்கிறது.
தானிய அளவு அமைப்பு, உற்பத்தி முறை மற்றும் வகை I சென்சாரில் உள்ள உணர்திறன் பொருளின் ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்களின் எண்ணிக்கை ஆகியவை சென்சாரின் உணர்திறனை பெரிதும் பாதிக்கலாம்.கூடுதலாக, சென்சாரின் நடத்தை கூறுகளின் மோலார் விகிதத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது.வகை II சாதன கட்டமைப்புகள் (அலங்கார ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்கள், பிலேயர் அல்லது மல்டிலேயர் ஃபிலிம்கள், எச்எஸ்எஸ்என்கள்) இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கூறுகளைக் கொண்ட மிகவும் பிரபலமான சாதன அமைப்புகளாகும், மேலும் ஒரு கூறு மட்டுமே மின்முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.இந்த சாதனக் கட்டமைப்பிற்கு, கடத்தல் சேனல்களின் இருப்பிடம் மற்றும் அவற்றின் ஒப்பீட்டு மாற்றங்களை தீர்மானிப்பது, உணர்வின் பொறிமுறையைப் படிப்பதில் முக்கியமானது.வகை II சாதனங்கள் பல்வேறு படிநிலை ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களை உள்ளடக்கியிருப்பதால், பல வேறுபட்ட உணர்திறன் வழிமுறைகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.ஒரு வகை III உணர்திறன் கட்டமைப்பில், கடத்தல் சேனல் ஹீட்டோரோஜங்ஷனில் உருவாகும் ஒரு ஹீட்டோரோஜங்ஷனால் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, மேலும் உணர்தல் வழிமுறை முற்றிலும் வேறுபட்டது.எனவே, வகை III உணரிக்கு இலக்கு வாயுவை வெளிப்படுத்திய பிறகு, ஹீட்டோரோஜங்ஷன் தடையின் உயரத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தை தீர்மானிக்க வேண்டியது அவசியம்.இந்த வடிவமைப்பின் மூலம், மின் நுகர்வு குறைக்க சுயமாக இயங்கும் ஒளிமின்னழுத்த வாயு உணரிகளை உருவாக்க முடியும்.இருப்பினும், தற்போதைய புனையமைப்பு செயல்முறை மிகவும் சிக்கலானது மற்றும் பாரம்பரிய MOS-அடிப்படையிலான வேதியியல்-எதிர்ப்பு வாயு உணரிகளை விட உணர்திறன் மிகவும் குறைவாக இருப்பதால், சுய-இயங்கும் வாயு உணரிகளின் ஆராய்ச்சியில் இன்னும் நிறைய முன்னேற்றம் உள்ளது.
படிநிலை ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களைக் கொண்ட வாயு MOS சென்சார்களின் முக்கிய நன்மைகள் வேகம் மற்றும் அதிக உணர்திறன் ஆகும்.இருப்பினும், MOS வாயு உணரிகளின் சில முக்கிய பிரச்சனைகள் (உதாரணமாக, உயர் இயக்க வெப்பநிலை, நீண்ட கால நிலைத்தன்மை, மோசமான தேர்வு மற்றும் மறுஉற்பத்தி, ஈரப்பதம் விளைவுகள் போன்றவை) இன்னும் உள்ளன, மேலும் அவை நடைமுறை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுவதற்கு முன்பு கவனிக்கப்பட வேண்டும்.நவீன MOS வாயு உணரிகள் பொதுவாக அதிக வெப்பநிலையில் இயங்குகின்றன மற்றும் அதிக சக்தியை பயன்படுத்துகின்றன, இது சென்சாரின் நீண்ட கால நிலைத்தன்மையை பாதிக்கிறது.இந்த சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கு இரண்டு பொதுவான அணுகுமுறைகள் உள்ளன: (1) குறைந்த சக்தி சென்சார் சில்லுகளின் வளர்ச்சி;(2) குறைந்த வெப்பநிலையில் அல்லது அறை வெப்பநிலையில் கூட செயல்படக்கூடிய புதிய உணர்திறன் பொருட்கள் உருவாக்கம்.மட்பாண்டங்கள் மற்றும் சிலிக்கான்163 ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மைக்ரோஹீட்டிங் தகடுகளை உருவாக்குவதன் மூலம் சென்சாரின் அளவைக் குறைப்பதே குறைந்த-பவர் சென்சார் சில்லுகளின் வளர்ச்சிக்கான ஒரு அணுகுமுறையாகும்.பீங்கான் அடிப்படையிலான மைக்ரோ ஹீட்டிங் பிளேட்டுகள் ஒரு சென்சாருக்கு தோராயமாக 50-70 mV ஐப் பயன்படுத்துகின்றன, அதே சமயம் உகந்த சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மைக்ரோ ஹீட்டிங் தகடுகள் 300 °C163,164 இல் தொடர்ந்து செயல்படும் போது ஒரு சென்சாருக்கு 2 mW வரை குறைவாகவே உட்கொள்ளும்.புதிய உணர்திறன் பொருட்களின் உருவாக்கம் இயக்க வெப்பநிலையைக் குறைப்பதன் மூலம் மின் நுகர்வு குறைக்க ஒரு சிறந்த வழியாகும், மேலும் சென்சார் நிலைத்தன்மையையும் மேம்படுத்தலாம்.சென்சாரின் உணர்திறனை அதிகரிக்க MOS இன் அளவு தொடர்ந்து குறைக்கப்படுவதால், MOS இன் வெப்ப நிலைத்தன்மை ஒரு சவாலாக மாறுகிறது, இது சென்சார் சிக்னலில் சறுக்கலுக்கு வழிவகுக்கும்165.கூடுதலாக, உயர் வெப்பநிலை ஹீட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸில் உள்ள பொருட்களின் பரவலை ஊக்குவிக்கிறது மற்றும் கலப்பு கட்டங்களை உருவாக்குகிறது, இது சென்சாரின் மின்னணு பண்புகளை பாதிக்கிறது.பொருத்தமான உணர்திறன் பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுத்து MOS ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களை உருவாக்குவதன் மூலம் சென்சாரின் உகந்த இயக்க வெப்பநிலையைக் குறைக்க முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.அதிக படிக MOS ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களை உருவாக்குவதற்கான குறைந்த-வெப்பநிலை முறைக்கான தேடல் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்கான மற்றொரு நம்பிக்கைக்குரிய அணுகுமுறையாகும்.
வெவ்வேறு வாயுக்கள் இலக்கு வாயுவுடன் இணைந்திருப்பதால் MOS உணரிகளின் தெரிவுநிலை மற்றொரு நடைமுறைச் சிக்கலாகும், அதே சமயம் MOS சென்சார்கள் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட வாயுக்களுக்கு அடிக்கடி உணர்திறன் மற்றும் குறுக்கு உணர்திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன.எனவே, இலக்கு வாயுவிற்கும் மற்ற வாயுக்களுக்கும் சென்சாரின் தெரிவுநிலையை அதிகரிப்பது நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு முக்கியமானது.கடந்த சில தசாப்தங்களாக, பயிற்சி திசையன் அளவீடு (LVQ), முதன்மை கூறு பகுப்பாய்வு (PCA) போன்ற கணக்கீட்டு பகுப்பாய்வு வழிமுறைகளுடன் இணைந்து "மின்னணு மூக்குகள் (ஈ-மூக்கு)" எனப்படும் வாயு உணரிகளின் வரிசைகளை உருவாக்குவதன் மூலம் தேர்வு ஓரளவு கவனிக்கப்படுகிறது. முதலியன இ.பாலியல் பிரச்சனைகள்.பகுதி குறைந்த சதுரங்கள் (PLS), முதலியன வாயுக்களை அடையாளம் காண169.இருப்பினும், சென்சார்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதற்கு பொதுவாக பல சிக்கலான உற்பத்தி செயல்முறைகள் தேவைப்படுகிறது, எனவே மின்னணு மூக்குகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்த ஒரு எளிய முறையைக் கண்டுபிடிப்பது மிகவும் முக்கியமானது.கூடுதலாக, மற்ற பொருட்களுடன் MOS ஐ மாற்றியமைப்பது சென்சாரின் தேர்வை அதிகரிக்கலாம்.எடுத்துக்காட்டாக, NP Pd உடன் மாற்றியமைக்கப்பட்ட MOS இன் நல்ல வினையூக்க செயல்பாட்டின் காரணமாக H2 இன் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட கண்டறிதலை அடைய முடியும்.சமீபத்திய ஆண்டுகளில், சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் அளவு விலக்கு171,172 மூலம் சென்சார் தேர்ந்தெடுப்பை மேம்படுத்த MOS MOF மேற்பரப்பை பூசியுள்ளனர்.இந்த வேலையால் ஈர்க்கப்பட்டு, பொருள் செயல்பாடு எப்படியாவது தேர்ந்தெடுக்கும் சிக்கலை தீர்க்கலாம்.இருப்பினும், சரியான பொருளைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் இன்னும் நிறைய வேலை செய்ய வேண்டியிருக்கிறது.
அதே நிலைமைகள் மற்றும் முறைகளின் கீழ் உற்பத்தி செய்யப்படும் சென்சார்களின் குணாதிசயங்களின் மறுபிறப்பு, பெரிய அளவிலான உற்பத்தி மற்றும் நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு மற்றொரு முக்கியமான தேவையாகும்.பொதுவாக, மையவிலக்கு மற்றும் டிப்பிங் முறைகள் உயர் செயல்திறன் வாயு உணரிகளை உருவாக்குவதற்கான குறைந்த விலை முறைகள் ஆகும்.இருப்பினும், இந்த செயல்முறைகளின் போது, ​​உணர்திறன் பொருள் ஒருங்கிணைக்க முனைகிறது மற்றும் உணர்திறன் பொருள் மற்றும் அடி மூலக்கூறுக்கு இடையிலான உறவு பலவீனமாகிறது.ஸ்பட்டரிங், ஏஎல்டி, பல்ஸ்டு லேசர் டெபாசிஷன் (பிஎல்டி) மற்றும் இயற்பியல் நீராவி படிவு (பிவிடி) போன்ற பிற புனையமைப்பு முறைகள் இரண்டு அடுக்கு அல்லது பல அடுக்கு எம்ஓஎஸ் பிலிம்களை நேரடியாக வடிவமைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் அல்லது அலுமினா அடி மூலக்கூறுகளில் தயாரிக்க அனுமதிக்கின்றன.இந்த நுட்பங்கள் உணர்திறன் பொருள்களை உருவாக்குவதைத் தவிர்க்கின்றன, சென்சார் மறுஉற்பத்தியை உறுதி செய்கின்றன, மேலும் பிளானர் மெல்லிய-பட உணரிகளின் பெரிய அளவிலான உற்பத்தியின் சாத்தியத்தை நிரூபிக்கின்றன.இருப்பினும், இந்த தட்டையான படங்களின் உணர்திறன் பொதுவாக 3D நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட பொருட்களின் சிறிய குறிப்பிட்ட பரப்பளவு மற்றும் குறைந்த வாயு ஊடுருவல் காரணமாக மிகவும் குறைவாக உள்ளது.கட்டமைக்கப்பட்ட மைக்ரோஅரேகளில் குறிப்பிட்ட இடங்களில் MOS ஹெட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களை வளர்ப்பதற்கான புதிய உத்திகள் மற்றும் உணர்திறன் பொருட்களின் அளவு, தடிமன் மற்றும் உருவ அமைப்பைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்துதல் ஆகியவை அதிக மறுஉற்பத்தி மற்றும் உணர்திறன் கொண்ட செதில்-நிலை உணரிகளை குறைந்த விலையில் உருவாக்குவதற்கு முக்கியமானவை.உதாரணமாக, லியு மற்றும் பலர்.174 குறிப்பிட்ட இடங்களில் சிட்டு நி(OH)2 நானோவால்களில் வளர்ப்பதன் மூலம் உயர்-செயல்திறன் படிகங்களை உருவாக்குவதற்கான ஒருங்கிணைந்த மேல்-கீழ் மற்றும் கீழ்-மேல் உத்தியை முன்மொழிந்தது..மைக்ரோபர்னர்களுக்கான செதில்கள்.
கூடுதலாக, நடைமுறை பயன்பாடுகளில் சென்சாரில் ஈரப்பதத்தின் விளைவைக் கருத்தில் கொள்வதும் முக்கியம்.நீர் மூலக்கூறுகள் சென்சார் பொருட்களில் உள்ள உறிஞ்சுதல் தளங்களுக்கான ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகளுடன் போட்டியிடலாம் மற்றும் இலக்கு வாயுக்கான சென்சாரின் பொறுப்பை பாதிக்கலாம்.ஆக்சிஜனைப் போலவே, நீரும் இயற்பியல் சார்ப்ஷன் மூலம் ஒரு மூலக்கூறாக செயல்படுகிறது, மேலும் வேதியியல் மூலம் பல்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலையங்களில் ஹைட்ராக்சில் தீவிரவாதிகள் அல்லது ஹைட்ராக்சில் குழுக்களின் வடிவத்திலும் இருக்கலாம்.கூடுதலாக, சுற்றுச்சூழலின் உயர் நிலை மற்றும் மாறக்கூடிய ஈரப்பதம் காரணமாக, இலக்கு வாயுவுக்கு உணரியின் நம்பகமான பதில் ஒரு பெரிய பிரச்சனையாகும்.இந்தச் சிக்கலைத் தீர்க்க பல உத்திகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, அதாவது வாயு முன்செறிவு177, ஈரப்பதம் இழப்பீடு மற்றும் குறுக்கு-எதிர்வினைப் பின்னல் முறைகள்178, அத்துடன் உலர்த்தும் முறைகள்179,180.இருப்பினும், இந்த முறைகள் விலை உயர்ந்தவை, சிக்கலானவை மற்றும் சென்சாரின் உணர்திறனைக் குறைக்கின்றன.ஈரப்பதத்தின் விளைவுகளை அடக்குவதற்கு பல மலிவான உத்திகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.எடுத்துக்காட்டாக, SnO2 ஐ Pd நானோ துகள்களால் அலங்கரிப்பது உறிஞ்சப்பட்ட ஆக்ஸிஜனை அனானிக் துகள்களாக மாற்றுவதை ஊக்குவிக்கும், அதே நேரத்தில் NiO மற்றும் CuO போன்ற நீர் மூலக்கூறுகளுடன் அதிக ஈடுபாடு கொண்ட பொருட்களுடன் SnO2 செயல்படுவது நீர் மூலக்கூறுகளில் ஈரப்பதம் சார்ந்திருப்பதைத் தடுப்பதற்கான இரண்டு வழிகள் ஆகும்..சென்சார்கள் 181, 182, 183. கூடுதலாக, ஈரப்பதத்தின் விளைவை ஹைட்ரோபோபிக் பொருட்களைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளை உருவாக்குவதன் மூலம் குறைக்கலாம்36,138,184,185.இருப்பினும், ஈரப்பதம்-எதிர்ப்பு வாயு உணரிகளின் வளர்ச்சி இன்னும் ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளது, மேலும் இந்த சிக்கல்களைத் தீர்க்க இன்னும் மேம்பட்ட உத்திகள் தேவை.
முடிவில், கண்டறிதல் செயல்திறனில் மேம்பாடுகள் (எ.கா., உணர்திறன், தேர்வுத்திறன், குறைந்த உகந்த இயக்க வெப்பநிலை) MOS ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களை உருவாக்குவதன் மூலம் அடையப்பட்டுள்ளன, மேலும் பல்வேறு மேம்படுத்தப்பட்ட கண்டறிதல் வழிமுறைகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.ஒரு குறிப்பிட்ட சென்சாரின் உணர்திறன் பொறிமுறையைப் படிக்கும் போது, ​​சாதனத்தின் வடிவியல் அமைப்பும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும்.எரிவாயு உணரிகளின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்தவும் எதிர்காலத்தில் மீதமுள்ள சவால்களை எதிர்கொள்ளவும் புதிய உணர்திறன் பொருட்கள் மற்றும் மேம்பட்ட புனைகதை உத்திகள் பற்றிய ஆராய்ச்சி தேவைப்படும்.சென்சார் பண்புகளின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட டியூனிங்கிற்கு, சென்சார் பொருட்களின் செயற்கை முறைக்கும் ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர்களின் செயல்பாட்டிற்கும் இடையேயான உறவை முறையாக உருவாக்குவது அவசியம்.கூடுதலாக, நவீன குணாதிசய முறைகளைப் பயன்படுத்தி மேற்பரப்பு எதிர்வினைகள் மற்றும் ஹீட்டோரோஇன்டர்ஃபேஸ்களில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் பற்றிய ஆய்வு, அவற்றின் உணர்வின் வழிமுறைகளை தெளிவுபடுத்தவும், ஹீட்டோரோனானோஸ்ட்ரக்சர் செய்யப்பட்ட பொருட்களின் அடிப்படையில் சென்சார்களின் வளர்ச்சிக்கான பரிந்துரைகளை வழங்கவும் உதவும்.இறுதியாக, நவீன சென்சார் புனையமைப்பு உத்திகளின் ஆய்வு, அவற்றின் தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கு செதில் மட்டத்தில் மினியேச்சர் வாயு உணரிகளை உருவாக்க அனுமதிக்கலாம்.
ஜென்சல், என்என் மற்றும் பலர்.நகர்ப்புறங்களில் ஆஸ்துமா உள்ள குழந்தைகளின் உட்புற நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு அளவுகள் மற்றும் சுவாச அறிகுறிகள் பற்றிய ஒரு நீளமான ஆய்வு.அக்கம்.சுகாதார முன்னோக்கு.116, 1428–1432 (2008).