Хімія, фізика та технологія поверхні, 2017, 8 (4), 432-438.

Газовий датчик на основі нанорозмірних напівпровідникових гетероструктур ZnS/CdS, що працює при кімнатній температурі



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.04.432

S. L. Prokopenko, G. M. Gunya, S. M. Makhno, P. P. Gorbyk

Анотація


Синтезовано нанорозмірні дисперсні гетероструктури ZnS/CdS для створення газових датчиків, які ефективно працюють при кімнатній температурі. Методом РФА показано виникнення кубічної фази ZnS на гексагональному CdS. Показано зменшення ширини забороненої зони зразків з 2.40 еВ для CdS до 2.35 еВ для 1.0 ZnS/CdS. Висока селективність, відтворюваність і невеликий, до 100 с, час зміни опору дозволяють використовувати синтезовані зразки як економічні газові датчики на амоніак і ацетон.


Ключові слова


датчик; ZnS/CdS гетероструктури; NH3; ацетон; нанострижні

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Murugan A.V., Sonawane R.S., Kale B.B., Apte S.K., Kulkarni A.V. Microwave–solvothermal synthesis of nanocrystalline cadmium sulphide. Mater. Chem Phys. 2001. 71(1): 98. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(00)00533-2

2. Xia Y.N., Yang P.D., Sun Y.G., Wu Y.Y., Mayers B., Gates B., Yin Y.D., Kim F., Yan Y.Q. One-dimensional nanostructures: synthesis, characterization, and applications. Adv. Mater. 2003. 15(5): 353. https://doi.org/10.1002/adma.200390087

3. Liu F., Chu X.F., Dong Y.P., Zhang W.B., Sun W.Q., Shen L.M. Acetone gas sensors based on graphene-ZnFe2O4 composite prepared by solvothermal method. Sens. Actuators, B. 2013. 188: 469. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.06.065

4. Do J.-S., Wang S.-H. On the sensitivity of conductimetric acetone gas sensor based on polypyrrole and polyaniline conducting polymers. Sens. Actuators, B. 2013. 185: 39. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.04.080

5. Khandekar M.S., Tarwal N.L., Mulla I.S., Suryavanshi S.S. Gas sensing performance of hydrothermally grown CeO2–ZnO composites. Ceram. Int. 2014. 40(4): 447. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.06.021

6. Li W.Q., Ma S.Y., Luo J., Mao Y.Z., Cheng L., Gengzang D.J., Xu X.L., Yan S.H. Synthesis of hollow SnO2 nanobelts and their application in acetone sensor. Mater. Lett. 2014. 132: 338. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.06.112

7. Ding M., Sorescu D.C., Star A. Photoinduced charge transfer and acetone sensitivity of single-walled carbon nanotube−titanium dioxide hybrids. J. Am. Chem. Soc. 2013. 135(24): 9015. https://doi.org/10.1021/ja402887v

8. Aslam M., Chaudhary V.A., Mulla I.S., Sainkar S.R., Mandale A.B., Belhekar A.A., Vijayamohanan K. A highly selective ammonia gas sensor using surface-ruthenated zinc oxide. Sens. Actuators, A. 1999. 75(2): 162. https://doi.org/10.1016/S0924-4247(99)00050-3

9. Karunagaran B., Uthirakumar P., Chung S.J., Velumani S., Suh E.-K. TiO2 thin film gas sensor for monitoring ammonia. Mater. Charact. 2007 58(8–9): 680. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2006.11.007

10. Ivanov P., Hubalek J., Malysz K., Práˇsek J., Vilanova X., Llobet E., Correig X. A route toward more selective and less humidity sensitive screen-printed SnO2 and WO3 gas sensitive layers. Sens. Actuators, B. 2004. 100(1–2): 221. https://doi.org/10.1016/j.snb.2003.12.065

11. Nagarethinam V.S., Arunkumar N., Balu A.R., Suganya M., Selvan G. Fabrication of cadmium sulfide thin films by an automated trigger enhanced spray technique at two different substrate temperatures. Journal of Electron Devices. 2012. 14: 1108.

12. Amalnerkar D.P., Pavaskar N.R., Date S.K., Sinha A.P.B. Studies of fritted thick films of photoconducting CdS. Indian J. Pure Appl Phys. 1985. 23: 539.

13. Prokopenko S.L., Gunya G.M., Makhno S.N., Gorbyk P.P. Synthesis and electrophysical properties of composite materials based on heterostructures CuS/CdS, Cu2S/CdS, Ag2S/CdS. J. Nanostruct. Chem. 2014. 4(4): 103. https://doi.org/10.1007/s40097-014-0120-3

14. Amiri O., Hosseinpour-Mashkani S.M., Mohammadi Rad M., Abdvali F. Sonochemical synthesis and characterization of CdS/ZnS core–shell nanoparticles and application in removal of heavy metals from aqueous solution. Superlattices Microstruct. 2014. 66: 67. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2013.11.003

15. Reungchaiwat A., Wongchanapiboon T., Liawruangrath S., Phanichphant S. Homemade detection device for a mixture of ethanol and acetone. Sensors. 2007. 7(2): 202. https://doi.org/10.3390/s7020202

16. Morrison S.R., Madou M.J. Chemical Sensing with Solid State Devices. (London: Academic Press, 1989).

17. Luo X.J, Lou Z., Wang L.L., Zheng X.J., Zhang T. Fabrication of flower-like ZnO nanosheet and nanorod-assembled hierarchical structures and their enhanced performance in gas sensors. New J. Chem. 2014. 38: 84. https://doi.org/10.1039/C3NJ00776F

18. Mani G.K., Bosco J., Rayappan B. A highly selective room temperature ammonia sensor using spray deposited zinc oxide thin film. Sens. Actuators, B. 2013. 183: 459. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.03.132

19. Tulliani J.-M., Cavalieri A., Musso S., Sardella E. Room temperature ammonia sensors based on zinc oxide and functionalized graphite and multi-walled carbon nanotubes. Sens. Actuators, B. 2011. 152(2): 144, https://doi.org/10.1016/j.snb.2010.11.057

20. Takao Y., Miyazaki K., Shimizu Y., Egashira M. High ammonia sensitive semiconductor gas sensors with double-layer structure and interface electrodes. J. Electrochem. Soc. 1994. 141(4): 1028. https://doi.org/10.1149/1.2054836




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.04.432

Copyright (©) 2017 S. L. Prokopenko, G. M. Gunya, S. M. Makhno, P. P. Gorbyk

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.