Features of the resistive response to ozone of semiconductor PdO sensors operating in thermomodulation mode

Станислав Викторович Рябцев; Нина Юрьевна Обвинцева; Виктор Владимирович Чистяков; Азл А. К. Аль-Хабиб; Алексей Владимирович Шапошник; Сергей Юрьевич Турищев; Эвелина Павловна Домашевская

doi:10.17308/kcmf.2023.25/11263

Станислав Викторович Рябцев ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-7635-8162
Нина Юрьевна Обвинцева ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»», Ленинский пр., д. 4, стр. 1, Москва 119049, Российская Федерация
Виктор Владимирович Чистяков ФГБУН «Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе» Российской академии наук, Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург 194021, Российская Федерация
Азл А. К. Аль-Хабиб ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0009-0000-5642-1304
Алексей Владимирович Шапошник ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», ул. Мичурина, 1, Воронеж 394087, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-1214-2730
Сергей Юрьевич Турищев ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-3320-1979
Эвелина Павловна Домашевская ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-6354-4799

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11263

Ключевые слова: полупроводниковые газовые сенсоры, оксид палладия, озон, режим термомодуляции, особен- ности резистивного отклика сенсоров, механизм хемосорбции кислорода, хемосорбция кислорода в условиях УФ подсветки

Аннотация

Работа посвящена проблеме повышения селективности полупроводниковых сенсоров PdO при детектированииозона.
Методом термического распыления Pd и последующего его окисления получены тонкие пленки PdO. Проведена характеризация полученного материала методами рентгенофазового анализа и оптической спектроскопии. Исследованы газосенсорные свойства тонких пленок в режиме периодически меняющейся температуры. Использование режима термомодуляции позволило выявить экстремумы резистивного отклика PdO сенсора в озоне, что дает возможность повысить селективность сенсора при детектировании этого газа.
Предложен возможный механизм хемосорбции озона, определяющий специфическую форму термомодулированного отклика PdO. Исследования резистивного отклика сенсоров PdO в условиях ультрафиолетовой подсветки (УФ) подтвердили предложенный механизм хемосорбции озона

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Станислав Викторович Рябцев, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. ф.-м. н., с. н. с. кафедры физики твердого тела и наноструктур,
Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

Нина Юрьевна Обвинцева, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»», Ленинский пр., д. 4, стр. 1, Москва 119049, Российская Федерация

к. ф.-м. н., доцент кафедры физики, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС» (Москва, Российская Федерация)

Виктор Владимирович Чистяков, ФГБУН «Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе» Российской академии наук, Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург 194021, Российская Федерация

к. ф.-м. н., с. н. с., Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук (Санкт-Петербург, Российская Федерация)

Азл А. К. Аль-Хабиб, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

аспирант кафедры физики твердого тела и наноструктур, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

Алексей Владимирович Шапошник, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», ул. Мичурина, 1, Воронеж 394087, Российская Федерация

д. х. н., профессор, заведующий кафедрой химии, Воронежский государственный аграрный университет
имени императора Петра I (Воронеж Российская Федерация)

Сергей Юрьевич Турищев, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. ф.-м. н., доцент, заведующий кафедрой общей физики, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

Эвелина Павловна Домашевская, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. ф.-м. н., профессор, профессор кафедры физики твердого тела
и наноструктур, Воронежский государственный
университет (Воронеж, Российская Федерация)

Литература

Nakata S. Chemical analysis based on nonlinearity. New York: Nova Science Publ. Inc.; 2003. 155 p.

Nakata S., Takahara N. Distinction of gaseous mixtures based on different cyclic temperature modulations. Sensors Actuators: B. 2022;359: 131615. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131615

Nakata S., Hashimoto T., Okunishi H. Evaluation of the responses of a semiconductor gas sensor to gaseous mixtures under the application of temperature modulation. The Analyst. 2003;127: 1642. https://doi.org/10.1039/b208295k

Nakata S., Kashima K., Distinction between alcohols and hydrocarbons with a semiconductor gas sensor depending on the range and frequency of a cyclic temperature. Analytical Methods. 2012;4: 1126. https://doi.org/10.1039/c2ay05759j

He A., Yu J., Wei G., Chen Y., Wu H., Tang Z. Short-time fourier transform and decision tree-based pattern recognition for gas identification using temperature modulated microhotplate gas sensors. Journal of Sensors. 2016: 1–12 https://doi.org/10.1155/2016/7603931

Korotcenkov G., Brinzari V., Cho B. K. In2O3- and SnO2-based ozone sensors: fundamentals. Journal of Sensors. 2016: 1-31. https://doi.org/10.1155/2016/ 3816094

Ryabtsev S. V., Obvintseva L. A., Ghareeb D. A., Al-Habeeb A. A., Shaposhnik A. V., Domashevskaya E. P. Selective analysis of ozone with PdO semiconductor sensors in thermal modulation mode. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy. 2022;21(6): 888–893. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3835

Ryabtsev S. V., Obvintseva N. Yu., Gkharib D. A. A., Al-Khabib A. A. K., Shaposhnik A. V., Turishchev S. Yu., Domashevskaya E. P. Thin-film oxide materials for ozone detection in the thermal modulation mode. Inorganic Materials. 2023, accepted for publication.

Kumar R., Liu X., Zhang J., Kumar M. Roomtemperature gas sensors under photoactivation: from metal oxides to 2D materials. Nano-Micro Letters. 2020;12(1): 164. https://doi.org/10.1007/s40820-020-00503-4

Zhang Q., Xie G., Xu M., Su Y., Tai H., Du H., Jiang Y. Visible light-assisted room temperature gas sensing with ZnO-Ag heterostructure nanoparticles. Sensors and Actuators B. 2017;259: 269. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.12.052