ගෘහස්ථ කාබන් මොනොක්සයිඩ් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් මීතේන් ක්ලෝරීන් සහ අනෙකුත් බහු-පරාමිතික වායු අනාවරක අනතුරු ඇඟවීමේ උපකරණ

පාරිසරික අධීක්ෂණ, ආරක්ෂාව, වෛද්‍ය රෝග විනිශ්චය සහ කෘෂිකර්මාන්තය යන ක්ෂේත්‍රවල ඉහළ ක්‍රියාකාරීත්වය, අතේ ගෙන යා හැකි සහ කුඩා ගෑස් සංවේදක සංවර්ධනය කිරීම වැඩි අවධානයක් යොමු කරයි.විවිධ හඳුනාගැනීමේ මෙවලම් අතර, ලෝහ-ඔක්සයිඩ්-අර්ධ සන්නායක (MOS) රසායනික-ප්‍රතිරෝධක වායු සංවේදක ඒවායේ ඉහළ ස්ථාවරත්වය, අඩු පිරිවැය සහ ඉහළ සංවේදීතාව හේතුවෙන් වාණිජ යෙදුම් සඳහා වඩාත් ජනප්‍රිය තේරීම වේ.සංවේදකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා වඩාත් වැදගත් ප්‍රවේශයක් වන්නේ MOS නැනෝ ද්‍රව්‍ය වලින් නැනෝකරණය කරන ලද MOS-පාදක විෂම සන්ධි (hetero-nanostructured MOS) නිර්මාණය කිරීමයි.කෙසේ වෙතත්, heteronanostructured MOS සංවේදකයේ සංවේදන යාන්ත්‍රණය තනි MOS වායු සංවේදකයකට වඩා වෙනස් වේ, මන්ද එය තරමක් සංකීර්ණ වේ.සංවේදී ද්‍රව්‍යයේ භෞතික හා රසායනික ගුණාංග (ධාන්‍ය ප්‍රමාණය, දෝෂ ඝනත්වය සහ ද්‍රව්‍ය ඔක්සිජන් පුරප්පාඩු වැනි), මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය සහ උපාංග ව්‍යුහය ඇතුළු විවිධ පරාමිති මගින් සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපායි.මෙම සමාලෝචනය විෂමජාතීය නැනෝ ව්‍යුහගත MOS සංවේදකවල සංවේදන යාන්ත්‍රණය විශ්ලේෂණය කිරීමෙන් ඉහළ ක්‍රියාකාරී වායු සංවේදක සැලසුම් කිරීම සඳහා සංකල්ප කිහිපයක් ඉදිරිපත් කරයි.මීට අමතරව, සංවේදී ද්රව්ය සහ වැඩ කරන ඉලෙක්ට්රෝඩය අතර සම්බන්ධතාවය මගින් තීරණය කරනු ලබන උපාංගයේ ජ්යාමිතික ව්යුහයේ බලපෑම සාකච්ඡා කෙරේ.සංවේදක හැසිරීම ක්‍රමානුකූලව අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, මෙම ලිපිය විවිධ විෂම ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍ය මත පදනම් වූ උපාංගවල සාමාන්‍ය ජ්‍යාමිතික ව්‍යුහ තුනක් පිළිබඳ සංජානනයේ සාමාන්‍ය යාන්ත්‍රණය හඳුන්වා දී සාකච්ඡා කරයි.මෙම දළ විශ්ලේෂණය ගෑස් සංවේදකවල සංවේදී යාන්ත්‍රණයන් අධ්‍යයනය කරන සහ ඉහළ ක්‍රියාකාරී වායු සංවේදක සංවර්ධනය කරන අනාගත පාඨකයන් සඳහා මාර්ගෝපදේශයක් ලෙස සේවය කරනු ඇත.
වායු දූෂණය වඩ වඩාත් බරපතල ගැටළුවක් වන අතර මිනිසුන්ගේ සහ ජීවීන්ගේ යහපැවැත්මට තර්ජනයක් වන බරපතල ගෝලීය පාරිසරික ගැටලුවකි.වායු දූෂක ආශ්වාස කිරීම ශ්වසන රෝග, පෙනහළු පිළිකා, ලියුකේමියාව සහ නොමේරූ මරණ1,2,3,4 වැනි සෞඛ්‍ය ගැටලු රාශියක් ඇති කළ හැකිය.2012 සිට 2016 දක්වා, මිලියන ගණනක් මිනිසුන් වායු දූෂණයෙන් මිය ගිය බව වාර්තා වූ අතර, සෑම වසරකම බිලියන ගණනක් මිනිසුන් දුර්වල වාතයේ ගුණාත්මක භාවයට නිරාවරණය විය.එබැවින්, තත්‍ය කාලීන ප්‍රතිපෝෂණ සහ ඉහළ හඳුනාගැනීමේ කාර්ය සාධනයක් (උදා, සංවේදීතාව, තේරීම, ස්ථායීතාවය, සහ ප්‍රතිචාර සහ ප්‍රතිසාධන කාලය) සැපයිය හැකි අතේ ගෙන යා හැකි සහ කුඩා වායු සංවේදක සංවර්ධනය කිරීම වැදගත් වේ.පාරිසරික අධීක්‍ෂණයට අමතරව, ගෑස් සංවේදක ආරක්ෂාව6,7,8, වෛද්‍ය රෝග විනිශ්චය9,10, ජලජීවී වගාව11 සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්‍ර සඳහා වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
අද වන විට ඔප්ටිකල්13,14,15,16,17,18, විද්‍යුත් රසායනික19,20,21,22 සහ රසායනික ප්‍රතිරෝධක සංවේදක23,24 වැනි විවිධ සංවේදක යාන්ත්‍රණ මත පදනම් වූ අතේ ගෙන යා හැකි වායු සංවේදක කිහිපයක් හඳුන්වා දී ඇත.ඒවා අතර, ලෝහ-ඔක්සයිඩ්-අර්ධ සන්නායක (MOS) රසායනික ප්‍රතිරෝධක සංවේදක ඒවායේ ඉහළ ස්ථායීතාවය සහ අඩු පිරිවැය හේතුවෙන් වාණිජ යෙදුම්වල වඩාත් ජනප්‍රිය වේ25,26.MOS ප්‍රතිරෝධයේ වෙනස හඳුනා ගැනීමෙන් දූෂිත සාන්ද්‍රණය තීරණය කළ හැකිය.1960 ගණන්වල මුල් භාගයේදී, ZnO තුනී පටල මත පදනම් වූ පළමු රසායනික-ප්‍රතිරෝධී වායු සංවේදක වාර්තා කරන ලද අතර, ගෑස් හඳුනාගැනීමේ ක්ෂේත්‍රය කෙරෙහි විශාල උනන්දුවක් ඇති කළේය.අද, විවිධ MOS වායු සංවේදී ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා වන අතර, ඒවායේ භෞතික ගුණාංග මත පදනම්ව ඒවා කාණ්ඩ දෙකකට බෙදිය හැකිය: බහුතර ආරෝපණ වාහකයන් ලෙස ඉලෙක්ට්‍රෝන සහිත n-වර්ගය MOS සහ බහුතර ආරෝපණ වාහකයන් ලෙස සිදුරු සහිත p-type MOS.ආරෝපණ වාහකයන්.සාමාන්‍යයෙන්, p-type MOS n-type MOS වලට වඩා අඩු ජනප්‍රිය වන්නේ p-type MOS (Sp) හි ප්‍රේරක ප්‍රතිචාරය n-type MOS හි වර්ගමූලයට සමානුපාතික වන බැවිනි (\(S_p = \sqrt { S_n}\) ) එකම උපකල්පනවල (උදාහරණයක් ලෙස, එකම රූප විද්‍යාත්මක ව්‍යුහය සහ වාතයේ පටි වල නැමීමේ එකම වෙනස් වීම) 29,30.කෙසේ වෙතත්, තනි-පාදක MOS සංවේදක තවමත් ප්‍රායෝගික යෙදුම්වල ප්‍රමාණවත් හඳුනාගැනීමේ සීමාව, අඩු සංවේදීතාව සහ තේරීම වැනි ගැටළු වලට මුහුණ දෙයි.සංවේදක අරා (“ඉලෙක්ට්‍රොනික නාසය” ලෙස හැඳින්වේ) නිර්මාණය කිරීමෙන් සහ පුහුණු දෛශික ප්‍රමාණකරණය (LVQ), ප්‍රධාන සංරචක විශ්ලේෂණය (PCA) සහ අර්ධ අවම වර්ග (PLS) විශ්ලේෂණය වැනි පරිගණක විශ්ලේෂණ ඇල්ගොරිතම ඇතුළත් කිරීමෙන් තේරීම් ගැටලු යම් ප්‍රමාණයකට විසඳා ගත හැකිය. 32. උදා MOS40,41,42 , උච්ච ලෝහ නැනෝ අංශු (NPs))43,44, කාබන් නැනෝ ද්‍රව්‍ය45,46 සහ සන්නායක බහු අවයවක47,48) නැනෝ පරිමාණ විෂම සන්ධි (එනම් විෂම ව්‍යුහගත MOS) නිර්මාණය කිරීම සඳහා ඉහත ගැටළු විසඳීම සඳහා වඩාත් කැමති ප්‍රවේශයන් වේ.සාම්ප්‍රදායික ඝන MOS චිත්‍රපට හා සසඳන විට, ඉහළ නිශ්චිත පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශයක් සහිත අඩු-මාන MOS මඟින් වායු අවශෝෂණ සඳහා වඩාත් ක්‍රියාකාරී ස්ථාන සැපයිය හැකි අතර වායු විසරණයට පහසුකම් සපයයි36,37,49.මීට අමතරව, MOS-පාදක heteronanostructures සැලසුම් කිරීම මගින් heterointerface හි වාහක ප්‍රවාහනය තවදුරටත් සුසර කළ හැකි අතර, විවිධ මෙහෙයුම් කාර්යයන්50,51,52 හේතුවෙන් ප්‍රතිරෝධයේ විශාල වෙනස්කම් ඇති කරයි.මීට අමතරව, MOS heteronanostructures සැලසුම් කිරීමේදී ඇතිවන සමහර රසායනික බලපෑම් (උදා: උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරකම් සහ සහජීවන පෘෂ්ඨ ප්‍රතික්‍රියා) සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩිදියුණු කළ හැක. සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය, නවීන රසායනික ප්‍රතිරෝධක සංවේදක සාමාන්‍යයෙන් අත්හදා බැලීම් සහ දෝෂ භාවිතා කරයි, එය කාලය ගතවන සහ අකාර්යක්ෂම වේ.එබැවින්, MOS පදනම් වූ වායු සංවේදකවල සංවේදක යාන්ත්‍රණය අවබෝධ කර ගැනීම වැදගත් වන්නේ එය ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත දිශානුගත සංවේදක සැලසුම් කිරීමට මඟ පෙන්විය හැකි බැවිනි.
මෑත වසරවලදී, MOS ගෑස් සංවේදක වේගයෙන් වර්ධනය වී ඇති අතර සමහර වාර්තා MOS නැනෝ ව්‍යුහයන්55,56,57, කාමර උෂ්ණත්ව වායු සංවේදක58,59, විශේෂ MOS සංවේදක ද්‍රව්‍ය60,61,62 සහ විශේෂිත වායු සංවේදක63 පිළිබඳව ප්‍රකාශයට පත් කර ඇත.වෙනත් සමාලෝචනවල සමාලෝචන පත්‍රිකාවක් ඔක්සිජන් පුරප්පාඩු 64 භූමිකාව, විෂම අන්තර් ව්‍යුහයන් 55, 65 සහ විෂම අතුරුමුහුණත් 66 හි ආරෝපණ මාරු කිරීම ඇතුළුව MOS හි ආවේණික භෞතික හා රසායනික ගුණාංග මත පදනම්ව ගෑස් සංවේදකවල සංවේදක යාන්ත්‍රණය පැහැදිලි කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි. , අනෙකුත් බොහෝ පරාමිති විෂම ව්‍යුහය, ධාන්‍ය ප්‍රමාණය, මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය, දෝෂ ඝනත්වය, ඔක්සිජන් පුරප්පාඩු, සහ සංවේදී ද්‍රව්‍යවල විවෘත ස්ඵටික තලයන් ඇතුළු සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපායි.72. .උදාහරණයක් ලෙස, කුමාර් සහ වෙනත් අය.77 එකම ද්‍රව්‍ය මත පදනම්ව වායු සංවේදක දෙකක් වාර්තා කරන ලදී (උදා: TiO2@NiO සහ NiO@TiO2 මත පදනම් වූ ද්වි-ස්ථර වායු සංවේදක) සහ විවිධ උපාංග ජ්‍යාමිතීන් හේතුවෙන් NH3 වායු ප්‍රතිරෝධයේ විවිධ වෙනස්කම් නිරීක්ෂණය කරන ලදී.එබැවින්, ගෑස් සංවේදී යාන්ත්රණයක් විශ්ලේෂණය කිරීමේදී, උපාංගයේ ව්යුහය සැලකිල්ලට ගැනීම වැදගත්ය.මෙම සමාලෝචනයේදී, කතුවරුන් විවිධ විෂම නැනෝ ව්‍යුහයන් සහ උපාංග ව්‍යුහයන් සඳහා MOS මත පදනම් වූ හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණයන් කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.මෙම සමාලෝචනය ගෑස් හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණයන් අවබෝධ කර ගැනීමට සහ විශ්ලේෂණය කිරීමට කැමති පාඨකයන්ට මාර්ගෝපදේශයක් ලෙස සේවය කළ හැකි අතර අනාගත ඉහළ කාර්ය සාධන වායු සංවේදක සංවර්ධනයට දායක විය හැකි බව අපි විශ්වාස කරමු.
අත්තික්කා මත.1a තනි MOS මත පදනම් වූ වායු සංවේදක යාන්ත්‍රණයක මූලික ආකෘතිය පෙන්වයි.උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට, MOS මතුපිට ඔක්සිජන් (O2) අණු වල අවශෝෂණය MOS වෙතින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ආකර්ෂණය කර ඇනොනික් විශේෂ (O2- සහ O- වැනි) සාදනු ඇත.ඉන්පසුව, n-වර්ගයේ MOS සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝන ක්ෂය වීමේ ස්ථරයක් (EDL) හෝ p-වර්ගයේ MOS සඳහා සිදුරු සමුච්චය ස්තරයක් (HAL) පසුව MOS 15, 23, 78 මතුපිට ඇතිවේ. O2 සහ අතර අන්තර්ක්‍රියා MOS මතුපිට MOS හි සන්නායක කලාපය ඉහළට නැමී විභව බාධකයක් සාදයි.පසුව, සංවේදකය ඉලක්කගත වායුවට නිරාවරණය වන විට, MOS මතුපිටට අවශෝෂණය කරන ලද වායුව අයනික ඔක්සිජන් විශේෂ සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරයි, එක්කෝ ඉලෙක්ට්‍රෝන ආකර්ෂණය කරයි (ඔක්සිකාරක වායුව) හෝ ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාග කරයි (වායුව අඩු කරයි).ඉලක්කගත වායුව සහ MOS අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරුව මඟින් EDL හෝ HAL30,81 හි පළල සකස් කළ හැකි අතර එමඟින් MOS සංවේදකයේ සමස්ත ප්‍රතිරෝධයේ වෙනසක් සිදුවේ.උදාහරණයක් ලෙස, අඩු කරන වායුවක් සඳහා, ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩු කරන වායුවේ සිට n-වර්ගයේ MOS වෙත මාරු කරනු ලැබේ, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස අඩු EDL සහ අඩු ප්‍රතිරෝධයක් ඇති වේ, එය n-වර්ග සංවේදක හැසිරීම ලෙස හැඳින්වේ.ඊට වෙනස්ව, p-type MOS එකක් p-type සංවේදී හැසිරීම තීරණය කරන අඩු කරන වායුවකට නිරාවරණය වන විට, HAL හැකිලෙන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාග කිරීම හේතුවෙන් ප්‍රතිරෝධය වැඩි වේ.ඔක්සිකාරක වායූන් සඳහා, සංවේදක ප්‍රතිචාරය වායූන් අඩු කිරීම සඳහා ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ.
වායූන් අඩු කිරීම සහ ඔක්සිකරණය කිරීම සඳහා n-වර්ගයේ සහ p-වර්ගයේ MOS සඳහා මූලික හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණ b අර්ධ සන්නායක වායු සංවේදකවලට සම්බන්ධ ප්‍රධාන සාධක සහ භෞතික රසායනික හෝ ද්‍රව්‍යමය ගුණාංග 89
මූලික හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණය හැරුණු විට, ප්‍රායෝගික වායු සංවේදකවල භාවිතා වන වායු හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණ බෙහෙවින් සංකීර්ණ වේ.උදාහරණයක් ලෙස, ගෑස් සංවේදකයේ සැබෑ භාවිතය පරිශීලකයාගේ අවශ්‍යතා මත පදනම්ව බොහෝ අවශ්‍යතා (සංවේදීතාව, තේරීම සහ ස්ථාවරත්වය වැනි) සපුරාලිය යුතුය.මෙම අවශ්‍යතා සංවේදී ද්‍රව්‍යවල භෞතික හා රසායනික ගුණාංගවලට සමීපව සම්බන්ධ වේ.උදාහරණයක් ලෙස, Xu et al.71 මගින් පෙන්නුම් කළේ SnO2 පදනම් වූ සංවේදක ඉහළම සංවේදීතාවයක් ලබා ගන්නේ ස්ඵටික විෂ්කම්භය (d) SnO271 හි Debye දිග (λD) මෙන් දෙගුණයකට වඩා අඩු වූ විට බවයි.d ≤ 2λD විට, O2 අණු අවශෝෂණය කිරීමෙන් පසු SnO2 සම්පූර්ණයෙන්ම ක්ෂය වන අතර, අඩු කරන වායුව වෙත සංවේදකයේ ප්‍රතිචාරය උපරිම වේ.මීට අමතරව, මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය, ස්ඵටික දෝෂ සහ සංවේදී ද්‍රව්‍යවල නිරාවරණය වූ ස්ඵටික තලයන් ඇතුළු විවිධ වෙනත් පරාමිතීන් සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපෑම් කළ හැකිය.විශේෂයෙන්ම, ක්රියාකාරී උෂ්ණත්වයේ බලපෑම පැහැදිලි කරනු ලබන්නේ ඉලක්කගත වායුවේ අවශෝෂණ හා අවශෝෂණ අනුපාත අතර ඇති විය හැකි තරඟය මෙන්ම adsorbed වායු අණු සහ ඔක්සිජන් අංශු අතර මතුපිට ප්රතික්රියාශීලීත්වය 4,82.ස්ඵටික දෝෂ වල බලපෑම ඔක්සිජන් පුරප්පාඩු වල අන්තර්ගතයට දැඩි ලෙස සම්බන්ධ වේ [83, 84].සංවේදකයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට විවෘත ස්ඵටික මුහුණු67,85,86,87 හි විවිධ ප්‍රතික්‍රියාකාරිත්වය ද බලපෑ හැකිය.අඩු ඝනත්වයක් සහිත විවෘත ස්ඵටික තලයන් මතුපිට අවශෝෂණය සහ ප්‍රතික්‍රියාශීලීත්වය ප්‍රවර්ධනය කරන ඉහළ ශක්තීන් සහිත වැඩි සම්බන්ධීකරණය නොකළ ලෝහ කැටායන හෙළි කරයි.වගුව 1 ප්‍රධාන සාධක කිහිපයක් සහ ඒවාට සම්බන්ධ වැඩි දියුණු කළ සංජානන යාන්ත්‍රණ ලැයිස්තුගත කරයි.එබැවින්, මෙම ද්රව්ය පරාමිතීන් සකස් කිරීමෙන්, හඳුනාගැනීමේ කාර්ය සාධනය වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර, සංවේදක ක්රියාකාරිත්වයට බලපාන ප්රධාන සාධක තීරණය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.
Yamazoe89 සහ Shimanoe et al.68,71 සංවේදක සංජානනයේ න්‍යායික යාන්ත්‍රණය පිළිබඳ අධ්‍යයනයන් ගණනාවක් සිදු කළ අතර සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපාන ස්වාධීන ප්‍රධාන සාධක තුනක් යෝජනා කරන ලදී, විශේෂයෙන් ප්‍රතිග්‍රාහක ක්‍රියාකාරිත්වය, පරිවර්තක ක්‍රියාකාරිත්වය සහ උපයෝගීතාව (රූපය 1b)..ප්‍රතිග්‍රාහක ක්‍රියාකාරිත්වය යනු වායු අණු සමඟ අන්තර් ක්‍රියා කිරීමට MOS මතුපිට ඇති හැකියාවයි.මෙම කාර්යය MOS හි රසායනික ගුණාංගවලට සමීපව සම්බන්ධ වන අතර විදේශීය පිළිගැනීම් හඳුන්වා දීමෙන් සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකිය (උදාහරණයක් ලෙස, ලෝහ NPs සහ අනෙකුත් MOS).පරිවර්තක ශ්‍රිතය යනු වායුව සහ MOS මතුපිට අතර ප්‍රතික්‍රියාව MOS හි ධාන්ය මායිම් මගින් ආධිපත්‍යය දරන විද්‍යුත් සංඥාවක් බවට පරිවර්තනය කිරීමේ හැකියාවයි.මේ අනුව, සංවේදී ක්රියාකාරිත්වය MOC අංශු ප්රමාණය සහ විදේශීය ප්රතිග්රාහක ඝනත්වය මගින් සැලකිය යුතු ලෙස බලපායි.Katoch et al.90 වාර්තා කළේ ZnO-SnO2 නැනෝ ෆයිබ්‍රිල් වල ධාන්‍ය ප්‍රමාණය අඩු කිරීම නිසා පරිවර්තක ක්‍රියාකාරීත්වයට අනුරූප වන විවිධ විෂම සන්ධි සහ සංවේදක සංවේදිතාව වැඩි වීමට හේතු වූ බවයි.Wang et al.91 Zn2GeO4 හි විවිධ ධාන්‍ය ප්‍රමාණ සංසන්දනය කළ අතර ධාන්ය මායිම් හඳුන්වා දීමෙන් පසු සංවේදක සංවේදීතාවයේ 6.5 ගුණයක වැඩි වීමක් පෙන්නුම් කළේය.Utility යනු අභ්‍යන්තර MOS ව්‍යුහයට ගෑස් ලබා ගැනීමේ හැකියාව විස්තර කරන තවත් ප්‍රධාන සංවේදක කාර්ය සාධන සාධකයකි.වායු අණු අභ්‍යන්තර MOS සමඟ විනිවිද යාමට හා ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට නොහැකි නම්, සංවේදකයේ සංවේදීතාව අඩු වේ.ප්රයෝජනවත් බව සංවේදී ද්රව්යයේ සිදුරු ප්රමාණය මත රඳා පවතින විශේෂිත වායුවක විසරණ ගැඹුරට සමීපව සම්බන්ධ වේ.සකායි සහ අල්.92 දුම් වායූන් වෙත සංවේදකයේ සංවේදීතාව ආදර්ශනය කරන ලද අතර වායුවේ අණුක බර සහ සංවේදක පටලයේ සිදුරු අරය යන දෙකම සංවේදක පටලයේ විවිධ වායු විසරණ ගැඹුරකදී සංවේදකයේ සංවේදීතාවයට බලපාන බව සොයා ගන්නා ලදී.ඉහත සාකච්ඡාවෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ ප්‍රතිග්‍රාහක ක්‍රියාකාරිත්වය, පරිවර්තක ක්‍රියාකාරිත්වය සහ උපයෝගීතාව සමතුලිත කිරීම සහ ප්‍රශස්ත කිරීම මගින් ඉහළ ක්‍රියාකාරී වායු සංවේදක සංවර්ධනය කළ හැකි බවයි.
ඉහත කාර්යය තනි MOS එකක මූලික සංජානන යාන්ත්‍රණය පැහැදිලි කරන අතර MOS ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපාන සාධක කිහිපයක් සාකච්ඡා කරයි.මෙම සාධක වලට අමතරව, විෂම ව්‍යුහයන් මත පදනම් වූ වායු සංවේදක සංවේදක සහ ප්‍රතිග්‍රාහක ක්‍රියාකාරිත්වය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කිරීමෙන් සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කළ හැකිය.ඊට අමතරව, heteronanostructures හට උත්ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියා වැඩි දියුණු කිරීම, ආරෝපණ හුවමාරුව නියාමනය කිරීම සහ වැඩි adsorption අඩවි නිර්මාණය කිරීම මගින් සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කළ හැක.අද වන විට, වැඩි දියුණු කළ සංවේදනය සඳහා යාන්ත්‍රණයන් සාකච්ඡා කිරීම සඳහා MOS heteronanostructures මත පදනම් වූ බොහෝ වායු සංවේදක අධ්‍යයනය කර ඇත.මිලර් සහ අල්.55 මතුපිට මත යැපෙන, අතුරු මුහුණත මත යැපෙන සහ ව්‍යුහය මත රඳා පවතින විෂම ව්‍යුහයන්ගේ සංවේදීතාව වැඩි දියුණු කිරීමට ඉඩ ඇති යාන්ත්‍රණ කිහිපයක් සාරාංශ කළේය.ඒවා අතර, heteronanostructured ද්‍රව්‍ය මත පදනම් වූ විවිධ සංවේදක (උදාහරණයක් ලෙස, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, ආදිය) භාවිතා කළ හැකි බැවින්, අතුරු මුහුණත මත යැපෙන විස්තාරණ යාන්ත්‍රණය එක් න්‍යායකින් සියලුම අතුරු මුහුණත් අන්තර්ක්‍රියා ආවරණය කිරීමට ඉතා සංකීර්ණ වේ. .Schottky knot).සාමාන්‍යයෙන්, MOS මත පදනම් වූ විෂම ව්‍යුහගත සංවේදකවලට සෑම විටම උසස් සංවේදක යාන්ත්‍රණ දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක් ඇතුළත් වේ98,99,100.මෙම විස්තාරණ යාන්ත්‍රණවල සහයෝගීතා බලපෑම සංවේදක සංඥා පිළිගැනීම සහ සැකසීම වැඩි දියුණු කළ හැකිය.මේ අනුව, විෂමජාතීය නැනෝ ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍ය මත පදනම් වූ සංවේදක සංජානනය කිරීමේ යාන්ත්‍රණය අවබෝධ කර ගැනීම පර්යේෂකයන්ට ඔවුන්ගේ අවශ්‍යතා අනුව පහළ සිට ඉහළට වායු සංවේදක සංවර්ධනය කිරීමට උපකාර කිරීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.මීට අමතරව, උපාංගයේ ජ්‍යාමිතික ව්‍යුහය සංවේදකයේ 74, 75, 76 හි සංවේදීතාවට ද සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑ හැකිය. සංවේදකයේ හැසිරීම ක්‍රමානුකූලව විශ්ලේෂණය කිරීම සඳහා, විවිධ විෂම ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍ය මත පදනම් වූ උපාංග ව්‍යුහ තුනක සංවේදක යාන්ත්‍රණයන් ඉදිරිපත් කරනු ලැබේ. සහ පහත සාකච්ඡා කර ඇත.
MOS පදනම් වූ වායු සංවේදකවල වේගවත් සංවර්ධනයත් සමඟ විවිධ විෂම-නැනෝව්‍යුහගත MOS යෝජනා කර ඇත.heterointerface හි ආරෝපණ හුවමාරුව සංරචකවල විවිධ Fermi මට්ටම් (Ef) මත රඳා පවතී.විෂම අතුරුමුහුණතේදී, ඉලෙක්ට්‍රෝන ඒවායේ ෆර්මි මට්ටම් සමතුලිතතාවයට ළඟා වන තෙක් විශාල Ef සමඟ එක් පැත්තක සිට අනෙක් පැත්තට කුඩා Ef සමඟ ගමන් කරයි, සහ සිදුරු, අනෙක් අතට.එවිට heterointerface හි වාහකයන් ක්ෂය වී ක්ෂය වූ ස්ථරයක් සාදයි.සංවේදකය ඉලක්කගත වායුවට නිරාවරණය වූ පසු, බාධක උස මෙන් විෂම ව්‍යුහගත MOS වාහක සාන්ද්‍රණය වෙනස් වන අතර එමඟින් හඳුනාගැනීමේ සංඥාව වැඩි දියුණු කරයි.මීට අමතරව, විෂම නොවන ව්‍යුහයන් සෑදීමේ විවිධ ක්‍රම මඟින් ද්‍රව්‍ය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතර විවිධ සම්බන්ධතා ඇති කරයි, එමඟින් විවිධ උපාංග ජ්‍යාමිතිය සහ විවිධ සංවේදන යාන්ත්‍රණයන් ඇති වේ.මෙම සමාලෝචනයේදී, අපි ජ්‍යාමිතික උපාංග ව්‍යුහ තුනක් යෝජනා කරන අතර එක් එක් ව්‍යුහය සඳහා සංවේදන යාන්ත්‍රණය සාකච්ඡා කරමු.
වායු හඳුනාගැනීමේ ක්‍රියාකාරිත්වයේ දී විෂම සන්ධි ඉතා වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කළද, සංවේදක සන්නායක නාලිකාවේ පිහිටීම උපාංග ජ්‍යාමිතිය මත බෙහෙවින් රඳා පවතින බැවින්, සමස්ත සංවේදකයේ උපාංග ජ්‍යාමිතිය ද හඳුනාගැනීමේ හැසිරීමට සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑ හැකිය.රූප සටහන 2 හි පෙන්වා ඇති පරිදි heterojunction MOS උපාංගවල සාමාන්‍ය ජ්‍යාමිතික තුනක් මෙහි සාකච්ඡා කෙරේ. පළමු වර්ගයේ, MOS සම්බන්ධතා දෙකක් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ දෙකක් අතර අහඹු ලෙස බෙදා හරින අතර, සන්නායක නාලිකාවේ පිහිටීම ප්‍රධාන MOS විසින් තීරණය කරනු ලැබේ, දෙවැන්න විවිධ MOS වලින් විෂමජාතීය නැනෝ ව්‍යුහයන් සෑදීම, එක් MOS පමණක් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට සම්බන්ධ වේ.ඉලෙක්ට්රෝඩය සම්බන්ධ වේ, එවිට සන්නායක නාලිකාව සාමාන්යයෙන් MOS ඇතුළත පිහිටා ඇති අතර එය ඉලෙක්ට්රෝඩයට සෘජුවම සම්බන්ධ වේ.තුන්වන වර්ගයේ, ද්‍රව්‍ය දෙකක් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ දෙකකට වෙන වෙනම සවි කර ඇති අතර, ද්‍රව්‍ය දෙක අතර පිහිටුවා ඇති විෂම සන්ධියක් හරහා උපාංගය මෙහෙයවයි.
සංයෝග අතර ඇති ඉරකින් (උදා: "SnO2-NiO") සංරචක දෙක සරලව මිශ්‍ර වී ඇති බව පෙන්නුම් කරයි (I වර්ගය).සම්බන්ධතා දෙකක් අතර "@" ලකුණක් (උදා: "SnO2@NiO") පෙන්නුම් කරන්නේ පලංචිය ද්‍රව්‍ය (NiO) II වර්ගයේ සංවේදක ව්‍යුහයක් සඳහා SnO2 වලින් සරසා ඇති බවයි.ස්ලෑෂ් එකක් (උදා: "NiO/SnO2") III වර්ගයේ සංවේදක නිර්මාණයක් දක්වයි.
MOS සංයුක්ත මත පදනම් වූ වායු සංවේදක සඳහා, MOS මූලද්රව්ය දෙකක් ඉලෙක්ට්රෝඩ අතර අහඹු ලෙස බෙදා හරිනු ලැබේ.සෝල්-ජෙල්, කොප්‍රෙසිපිටේෂන්, ජල තාප, විද්‍යුත් ස්පින්නිං සහ යාන්ත්‍රික මිශ්‍ර කිරීමේ ක්‍රම ඇතුළුව MOS සංයෝග සකස් කිරීම සඳහා බොහෝ පිරිසැකසුම් ක්‍රම දියුණු කර ඇත.මෑතකදී, ලෝහ-කාබනික රාමු (MOFs), ලෝහ මධ්‍යස්ථාන සහ කාබනික සම්බන්ධක වලින් සමන්විත සිදුරු සහිත ස්ඵටිකරූපී ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍ය පන්තියක්, සිදුරු සහිත MOS සංයුති105,106,107,108 සැකසීම සඳහා සැකිලි ලෙස භාවිතා කර ඇත.MOS සංයුක්තවල ප්‍රතිශතය සමාන වුවද, විවිධ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් භාවිතා කරන විට සංවේදීතා ලක්ෂණ බොහෝ සෙයින් වෙනස් විය හැකි බව සඳහන් කිරීම වටී. 109,110 උදාහරණයක් ලෙස, Gao et al.109 MoO3±SnO2 සංයෝග මත පදනම්ව එකම පරමාණුක අනුපාතයකින් සංවේදක දෙකක් නිපදවා ඇත. (Mo:Sn = 1:1.9) සහ විවිධ නිමැවුම් ක්‍රම විවිධ සංවේදීතාවන්ට තුඩු දෙන බව සොයා ගන්නා ලදී.Shaposhnik et al.110 වාර්තා කළේ සම-අවසාදිත SnO2-TiO2 වායුමය H2 වෙත ප්‍රතික්‍රියා කිරීම එකම Sn/Ti අනුපාතයකින් වුවද යාන්ත්‍රිකව මිශ්‍ර ද්‍රව්‍යවලට වඩා වෙනස් වන බවයි.MOP සහ MOP ස්ඵටික ප්‍රමාණය අතර සම්බන්ධය විවිධ සංස්ලේෂණ ක්‍රම 109,110 සමඟ වෙනස් වන බැවින් මෙම වෙනස පැන නගී.ධාන්ය ප්රමාණය සහ හැඩය දායක ඝනත්වය සහ අර්ධ සන්නායක වර්ගය අනුව අනුකූල වන විට, ස්පර්ශක ජ්යාමිතිය 110 වෙනස් නොවේ නම් ප්රතිචාරය එලෙසම පැවතිය යුතුය.ස්ටාර්ස් සහ අල්.111 වාර්තා කළේ SnO2-Cr2O3 core-sheath (CSN) nanofibers සහ Ground SnO2-Cr2O3 CSN වල හඳුනාගැනීමේ ලක්ෂණ බොහෝ දුරට සමාන වන අතර, නැනෝ ෆයිබර් රූප විද්‍යාවෙන් කිසිදු වාසියක් ලබා නොදෙන බව යෝජනා කරයි.
විවිධ නිෂ්පාදන ක්‍රමවලට අමතරව, විවිධ MOSFET දෙකෙහි අර්ධ සන්නායක වර්ග ද සංවේදකයේ සංවේදීතාවයට බලපායි.MOSFET දෙක එකම වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක (nn හෝ pp හන්දිය) හෝ විවිධ වර්ග (pn හන්දිය) මත පදනම්ව එය තවදුරටත් කාණ්ඩ දෙකකට බෙදිය හැකිය.ගෑස් සංවේදක එකම වර්ගයේ MOS සංයෝග මත පදනම් වූ විට, MOS දෙකේ මවුල අනුපාතය වෙනස් කිරීමෙන්, සංවේදීතා ප්‍රතිචාර ලක්ෂණය නොවෙනස්ව පවතින අතර, සංවේදක සංවේදිතාව nn- හෝ pp-heterojunctions ගණන අනුව වෙනස් වේ.සංයුක්තයේ එක් සංරචකයක් ප්‍රමුඛ වන විට (උදා: 0.9 ZnO-0.1 SnO2 හෝ 0.1 ZnO-0.9 SnO2), සන්නායක නාලිකාව තීරණය කරනු ලබන්නේ සමලිංගික සන්නායක නාලිකාව 92 ලෙස හඳුන්වන ප්‍රමුඛ MOS විසිනි.සංරචක දෙකෙහි අනුපාත සංසන්දනය කළ හැකි විට, සන්නායක නාලිකාව heterojunction98,102 මගින් ආධිපත්‍යය දරන බව උපකල්පනය කෙරේ.Yamazoe et al.112,113 වාර්තා කළේ සංරචක දෙකේ විෂම සම්බන්ධතා කලාපයට සංවේදකයේ සංවේදීතාව බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කළ හැකි බැවින් සංරචකවල විවිධ ක්‍රියාකාරී ක්‍රියාකාරකම් හේතුවෙන් සාදන ලද විෂම සන්ධි බාධකයට ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට නිරාවරණය වන සංවේදකයේ ප්ලාවිත සංචලනය effectively ලදායී ලෙස පාලනය කළ හැකි බැවිනි.විවිධ පරිසර වායු 112,113.අත්තික්කා මත.රූප සටහන 3a පෙන්නුම් කරන්නේ විවිධ ZnO අන්තර්ගතයන් සහිත (0 සිට 10 mol % Zn දක්වා) SnO2-ZnO තන්තුමය ධූරාවලි ව්‍යුහයන් මත පදනම් වූ සංවේදකවලට එතනෝල් තෝරා බේරා හඳුනාගත හැකි බවයි.ඒවා අතර, SnO2-ZnO තන්තු (7 mol.% Zn) මත පදනම් වූ සංවේදකයක් මගින් පරිවර්තකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි කර වැඩිදියුණු කරන ලද විෂම සන්ධි විශාල සංඛ්‍යාවක් ඇතිවීම සහ නිශ්චිත මතුපිට ප්‍රදේශයේ වැඩි වීම හේතුවෙන් ඉහළම සංවේදීතාව පෙන්නුම් කළේය. සංවේදීතාව 90 කෙසේ වෙතත්, ZnO අන්තර්ගතය තවදුරටත් 10 mol.% දක්වා වැඩි වීමත් සමඟ, ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය SnO2-ZnO සංයුක්තයට මතුපිට සක්‍රීය කිරීමේ ප්‍රදේශ ආවරණය කර සංවේදක සංවේදීතාව අඩු කළ හැකිය85.විවිධ Fe/Ni අනුපාත සහිත NiO-NiFe2O4 pp heterojunction සංයුක්ත මත පදනම් වූ සංවේදක සඳහා ද සමාන ප්‍රවණතාවක් නිරීක්ෂණය කෙරේ (රූපය 3b)114.
SnO2-ZnO තන්තු වල SEM රූප (7 mol.% Zn) සහ 260 °C දී 100 ppm සාන්ද්‍රණයක් සහිත විවිධ වායු සඳහා සංවේදක ප්‍රතිචාරය;54b විවිධ වායූන් 50 ppm, 260 °C දී පිරිසිදු NiO සහ NiO-NiFe2O4 සංයුක්ත මත පදනම් වූ සංවේදක ප්‍රතිචාර;114 (c) xSnO2-(1-x)Co3O4 සංයුතියේ ඇති නෝඩ් සංඛ්‍යාවේ ක්‍රමානුරූප රූප සටහන සහ 10 ppm CO, acetone, C6H6 සහ SO2 අනුව xSnO2-(1-x)Co3O4 සංයුතියේ අනුරූප ප්‍රතිරෝධය සහ සංවේදීතා ප්‍රතික්‍රියා Sn/Co 98 හි molar අනුපාතය වෙනස් කිරීම මගින් 350 °C දී වායුව
Pn-MOS සංයුක්ත MOS115 හි පරමාණුක අනුපාතය මත පදනම්ව විවිධ සංවේදී හැසිරීම් පෙන්වයි.සාමාන්‍යයෙන්, MOS සංයුතිවල සංවේදී හැසිරීම බොහෝ දුරට රඳා පවතින්නේ සංවේදකය සඳහා ප්‍රාථමික සන්නායක නාලිකාව ලෙස ක්‍රියා කරන MOS මතය.එබැවින්, සංයුක්තවල ප්රතිශත සංයුතිය සහ නැනෝ ව්යුහය සංලක්ෂිත කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.Kim et al.98 මෙම නිගමනය තහවුරු කළේ xSnO2 ± (1-x)Co3O4 සංයුක්ත නැනෝ තන්තු මාලාවක් විද්‍යුත් කරකැවීමෙන් සහ ඒවායේ සංවේදක ගුණ අධ්‍යයනය කිරීමෙන් සංස්ලේෂණය කිරීමෙනි.SnO2-Co3O4 සංයුක්ත සංවේදකයේ හැසිරීම SnO2 (Fig. 3c)98 හි ප්‍රතිශතය අඩු කිරීමෙන් n-type සිට p-type වෙත මාරු වන බව ඔවුන් නිරීක්ෂණය කළහ.මීට අමතරව, heterojunction-ආධිපත්‍යය සහිත සංවේදක (0.5 SnO2-0.5 Co3O4 මත පදනම්ව) homojunction-ප්‍රමුඛ සංවේදක (උදා, ඉහළ SnO2 හෝ Co3O4 සංවේදක) හා සසඳන විට C6H6 සඳහා ඉහළම සම්ප්‍රේෂණ අනුපාත පෙන්නුම් කළේය.0.5 SnO2-0.5 Co3O4 පදනම් වූ සංවේදකයේ ආවේනික ඉහළ ප්‍රතිරෝධය සහ සමස්ත සංවේදක ප්‍රතිරෝධය මොඩියුලේට් කිරීමට එහි ඇති වැඩි හැකියාව C6H6 වෙත එහි ඉහළම සංවේදීතාවයට දායක වේ.මීට අමතරව, SnO2-Co3O4 heterointerfaces වලින් හටගන්නා දැලිස් නොගැලපීම් දෝෂ වායු අණු සඳහා මනාප adsorption අඩවි නිර්මාණය කළ හැකි අතර එමඟින් සංවේදක ප්‍රතිචාරය 109,116 වැඩි කරයි.
අර්ධ සන්නායක වර්ගයේ MOS වලට අමතරව, MOS සංයුක්ත වල ස්පර්ශ හැසිරීමද MOS-117 හි රසායන විද්‍යාව භාවිතයෙන් අභිරුචිකරණය කළ හැකිය.Huo et al.117 Co3O4-SnO2 සංයෝග සකස් කිරීම සඳහා සරල සෝක්-බේක් ක්‍රමයක් භාවිතා කළ අතර Co/Sn molar අනුපාතය 10%කදී, සංවේදකය H2 වෙත p-වර්ගයේ හඳුනාගැනීමේ ප්‍රතිචාරයක් සහ n-වර්ගයේ සංවේදීතාවයක් ප්‍රදර්ශනය කරන බව සොයා ගන්නා ලදී. H2.ප්රතිචාරය.CO, H2S සහ NH3 වායු සඳහා සංවේදක ප්‍රතිචාර රූප සටහන 4a117 හි දැක්වේ.අඩු Co/Sn අනුපාතවලදී, බොහෝ සමජාතීන් SnO2±SnO2 නැනෝග්‍රේන් මායිම්වල ඇති වන අතර H2 වෙත n-වර්ග සංවේදක ප්‍රතිචාර දක්වයි (Fig. 4b,c)115.Co/Sn අනුපාතය 10 mol දක්වා වැඩි වීමත් සමඟ.%, SnO2-SnO2 homojunctions වෙනුවට, බොහෝ Co3O4-SnO2 heterojunctions එකවර පිහිටුවා ඇත (රූපය 4d).H2 සම්බන්ධයෙන් Co3O4 අක්‍රිය වන අතර SnO2 H2 සමඟ ප්‍රබල ලෙස ප්‍රතික්‍රියා කරන බැවින්, අයනික ඔක්සිජන් විශේෂ සමඟ H2 හි ප්‍රතික්‍රියාව ප්‍රධාන වශයෙන් SnO2117 මතුපිට සිදුවේ.එබැවින් ඉලෙක්ට්‍රෝන SnO2 වෙත ගමන් කරන අතර Ef SnO2 සන්නායක කලාපයට මාරු වන අතර Ef Co3O4 නොවෙනස්ව පවතී.එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, සංවේදකයේ ප්‍රතිරෝධය වැඩි වන අතර, ඉහළ Co/Sn අනුපාතයක් ඇති ද්‍රව්‍ය p-type sensing හැසිරීම ප්‍රදර්ශනය කරන බව පෙන්නුම් කරයි (රූපය 4e).ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, CO, H2S සහ NH3 වායූන් SnO2 සහ Co3O4 පෘෂ්ඨ මත අයනික ඔක්සිජන් විශේෂ සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන වායුවේ සිට සංවේදකය වෙත ගමන් කරයි, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස බාධක උස සහ n-වර්ගයේ සංවේදීතාව අඩු වේ (රූපය 4f)..මෙම වෙනස් සංවේදක හැසිරීම් විවිධ වායු සමග Co3O4 හි විවිධ ප්‍රතික්‍රියාකාරිත්වය නිසා වන අතර එය Yin et al විසින් තවදුරටත් තහවුරු කරන ලදී.118 .ඒ හා සමානව, Katoch et al.119 පෙන්නුම් කළේ SnO2-ZnO සංයෝගවල හොඳ තේරීමක් සහ H2 වෙත ඉහළ සංවේදීතාවයක් ඇති බවයි.ZnO120,121 ලෝහීකරණයට තුඩු දෙන H හි s-කාක්ෂිකය සහ O හි p-කාක්ෂිකය අතර ප්‍රබල දෙමුහුන් වීම හේතුවෙන් H පරමාණු ZnO හි O ස්ථාන වෙත පහසුවෙන් අවශෝෂණය කළ හැකි බැවින් මෙම හැසිරීම සිදු වේ.
H2, CO, NH3 සහ H2S වැනි සාමාන්‍ය අඩු කරන වායූන් සඳහා Co/Sn-10% ගතික ප්‍රතිරෝධක වක්‍ර, b, c Co3O4/SnO2 අඩු % m හි H2 සඳහා සංයුක්ත සංවේදී යාන්ත්‍රණ රූප සටහන.Co/Sn, df Co3O4 ඉහළ Co/Sn/SnO2 සංයුක්තයක් සහිත H2 සහ CO, H2S සහ NH3 යාන්ත්‍රණය හඳුනා ගැනීම
එබැවින්, අපට සුදුසු නිමැවුම් ක්‍රම තෝරා ගැනීමෙන්, සංයුක්තවල ධාන්ය ප්‍රමාණය අඩු කිරීමෙන් සහ MOS සංයුක්තවල මවුල අනුපාතය ප්‍රශස්ත කිරීමෙන් I-type සංවේදකයේ සංවේදීතාව වැඩි දියුණු කළ හැකිය.ඊට අමතරව, සංවේදී ද්‍රව්‍යවල රසායන විද්‍යාව පිළිබඳ ගැඹුරු අවබෝධයක් මඟින් සංවේදකයේ තේරීම් හැකියාව තවදුරටත් වැඩිදියුණු කළ හැකිය.
II වර්ගයේ සංවේදක ව්‍යුහයන් යනු එක් "ප්‍රධාන" නැනෝ ද්‍රව්‍යයක් සහ දෙවන හෝ තුන්වන නැනෝ ද්‍රව්‍ය ඇතුළු විවිධ විෂමජාතීය නැනෝ ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍ය භාවිතා කළ හැකි තවත් ජනප්‍රිය සංවේදක ව්‍යුහයකි.උදාහරණයක් ලෙස, නැනෝ අංශු, core-shell (CS) සහ බහු ස්ථර විෂම ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍ය වලින් සරසා ඇති ඒකමාන හෝ ද්විමාන ද්‍රව්‍ය සාමාන්‍යයෙන් II වර්ගයේ සංවේදක ව්‍යුහයන් තුළ භාවිතා වන අතර ඒවා පහත විස්තරාත්මකව සාකච්ඡා කරනු ඇත.
රූප සටහන 2b (1) හි පෙන්වා ඇති පරිදි පළමු heteronanostructure ද්රව්ය (සැරසුණු heteronanostructure) සඳහා, සංවේදකයේ සන්නායක නාලිකා මූලික ද්රව්යයක් මගින් සම්බන්ධ කර ඇත.විෂම සන්ධි ඇතිවීම හේතුවෙන්, නවීකරණය කරන ලද නැනෝ අංශුවලට වායු අවශෝෂණ හෝ අවශෝෂණ සඳහා වඩාත් ප්‍රතික්‍රියාශීලී ස්ථාන සැපයිය හැකි අතර, සංවේදන කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීමට උත්ප්‍රේරක ලෙසද ක්‍රියා කළ හැක.Yuan et al.41 සඳහන් කළේ CeO2 නැනෝඩෝට් වලින් WO3 නැනෝ වයර් අලංකාර කිරීමෙන් CeO2@WO3 heterointerface සහ CeO2 මතුපිට වැඩි අවශෝෂණ ස්ථාන සැපයිය හැකි අතර ඇසිටෝන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කිරීම සඳහා වැඩි රසායන ද්‍රව්‍ය ඔක්සිජන් විශේෂ ජනනය කළ හැකි බවයි.ගුණවන් සහ අල්.125. ඒක මාන Au@α-Fe2O3 මත පදනම් වූ අතිශය ඉහළ සංවේදී ඇසිටෝන් සංවේදකයක් යෝජනා කර ඇති අතර ඔක්සිජන් ප්‍රභවයක් ලෙස O2 අණු සක්‍රිය කිරීමෙන් සංවේදකයේ සංවේදීතාව පාලනය වන බව නිරීක්ෂණය වී ඇත.Au NPs තිබීම ඇසිටෝන් ඔක්සිකරණය සඳහා ඔක්සිජන් අණු දැලිස් ඔක්සිජන් බවට විඝටනය කිරීම ප්‍රවර්ධනය කරන උත්ප්‍රේරකයක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැක.සමාන ප්රතිඵල Choi et al විසින් ලබා ගන්නා ලදී.9 එහිදී Pt උත්ප්‍රේරකයක් භාවිතා කරන ලද්දේ adsorbed ඔක්සිජන් අණු අයනීකෘත ඔක්සිජන් විශේෂ බවට විඝටනය කිරීමට සහ acetone වලට සංවේදී ප්‍රතිචාරය වැඩි දියුණු කිරීමටය.රූප සටහන 5126 හි පෙන්වා ඇති පරිදි තනි උච්ච ලෝහ නැනෝ අංශු වලට වඩා bimetallic නැනෝ අංශු උත්ප්‍රේරණයේ දී වඩාත් කාර්යක්ෂම බව 2017 දී එම පර්යේෂණ කණ්ඩායමම පෙන්වා දී ඇත. සාමාන්‍ය ප්‍රමාණය 3 nm ට වඩා අඩුය.ඉන්පසුව, ඉලෙක්ට්‍රොස්පිං ක්‍රමය භාවිතා කරමින්, ඇසිටෝන් හෝ H2S වෙත සංවේදීතාව සහ තේරීම වැඩි කිරීම සඳහා PtM@WO3 නැනෝ ෆයිබර් ලබා ගන්නා ලදී (රූපය 5b-g).මෑතකදී, තනි පරමාණු උත්ප්‍රේරක (SACs) පරමාණු සහ සුසර කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහයන් 127,128 භාවිතා කිරීමේ උපරිම කාර්යක්ෂමතාව හේතුවෙන් උත්ප්‍රේරක සහ වායු විශ්ලේෂණ ක්ෂේත්‍රයේ විශිෂ්ට උත්ප්‍රේරක කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කර ඇත.ෂින් සහ අල්.129 Pt-SA නැංගුරම් කාබන් නයිට්‍රයිඩ් (MCN), SnCl2 සහ PVP නැනෝෂීට් රසායනික ප්‍රභවයන් ලෙස Pt@MCN@SnO2 වායු හඳුනාගැනීම සඳහා පේළිගත තන්තු සකස් කිරීමට භාවිතා කරන ලදී.Pt@MCN හි ඉතා අඩු අන්තර්ගතයක් තිබියදී (0.13 wt.% සිට 0.68 wt.% දක්වා), වායුමය formaldehyde Pt@MCN@SnO2 හඳුනාගැනීමේ කාර්ය සාධනය අනෙකුත් විමර්ශන සාම්පලවලට වඩා උසස් වේ (පිරිසිදු SnO2, MCN@SnO2 සහ Pt NPs@ SnO2)..මෙම විශිෂ්ට හඳුනාගැනීමේ කාර්ය සාධනය Pt SA උත්ප්‍රේරකයේ උපරිම පරමාණුක කාර්යක්ෂමතාව සහ SnO2129 සක්‍රීය අඩවි වල අවම ආවරණයට හේතු විය හැක.
PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) නැනෝ අංශු ලබා ගැනීම සඳහා Apoferritin-loaded encapsulation ක්රමය;bd pristine WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, සහ Pt-NiO@WO3 නැනෝ ෆයිබර් වල ගතික වායු සංවේදී ගුණ;උදාහරණයක් ලෙස, PtPd@WO3, PtRn@WO3 සහ Pt-NiO@WO3 නැනෝ ෆයිබර් සංවේදකවල 1 ppm ට බාධා කරන වායු 126 ට තෝරා ගැනීමේ ගුණාංග මත පදනම්ව
මීට අමතරව, පලංචිය ද්‍රව්‍ය සහ නැනෝ අංශු අතර පිහිටුවා ඇති විෂම සන්ධි මගින් සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය 130,131,132 වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා රේඩියල් මොඩියුලේෂන් යාන්ත්‍රණයක් හරහා සන්නායක නාලිකා ඵලදායී ලෙස මොඩියුලේට් කළ හැකිය.අත්තික්කා මත.රූප සටහන 6a මඟින් වායූන් අඩු කිරීම සහ ඔක්සිකරණය කිරීම සඳහා පිරිසිදු SnO2 සහ Cr2O3@SnO2 නැනෝ වයර්වල සංවේදක ලක්ෂණ සහ ඊට අනුරූප සංවේදක යාන්ත්‍රණයන් පෙන්වයි.පිරිසිදු SnO2 නැනෝ වයර් හා සසඳන විට, Cr2O3@SnO2 නැනෝ වයර් වල වායූන් අඩු කිරීම සඳහා ප්‍රතිචාරය බෙහෙවින් වැඩි වන අතර ඔක්සිකාරක වායූන්ට ප්‍රතිචාරය වඩාත් නරක අතට හැරේ.මෙම සංසිද්ධි පිහිටුවා ඇති pn heterojunction හි රේඩියල් දිශාවට SnO2 නැනෝ වයර් වල සන්නායක නාලිකා වල දේශීය පරිහානියට සමීපව සම්බන්ධ වේ.වායූන් අඩු කිරීමට සහ ඔක්සිකරණය කිරීමට නිරාවරණය වීමෙන් පසු පිරිසිදු SnO2 නැනෝ වයර් මතුපිට EDL පළල වෙනස් කිරීමෙන් සංවේදක ප්‍රතිරෝධය සරලව සකස් කළ හැක.කෙසේ වෙතත්, Cr2O3@SnO2 නැනෝ වයර් සඳහා, පිරිසිදු SnO2 නැනෝ වයර්වලට සාපේක්ෂව වාතයේ ඇති SnO2 නැනෝ වයර්වල ආරම්භක DEL වැඩි වන අතර, විෂම සන්ධිස්ථානයක් සෑදීම හේතුවෙන් සන්නායක නාලිකාව යටපත් වේ.එබැවින්, සංවේදකය අඩු කරන වායුවකට නිරාවරණය වන විට, සිරවී ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන SnO2 නැනෝ වයර්වලට මුදා හරින අතර EDL විශාල ලෙස අඩු වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පිරිසිදු SnO2 නැනෝ වයර්වලට වඩා වැඩි සංවේදීතාවයක් ඇති වේ.ප්රතිවිරුද්ධ ලෙස, ඔක්සිකාරක වායුවකට මාරු වන විට, DEL ප්රසාරණය සීමිත වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන් අඩු සංවේදීතාවයක් ඇති වේ.සමාන සංවේදී ප්‍රතිචාර ප්‍රතිඵල Choi et al., 133 විසින් නිරීක්ෂණය කරන ලද අතර, p-වර්ගයේ WO3 නැනෝ අංශු වලින් සරසා ඇති SnO2 නැනෝ වයර් වායූන් අඩු කිරීම සඳහා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කළ සංවේදී ප්‍රතිචාරයක් පෙන්නුම් කළ අතර, n-සැරසුණු SnO2 සංවේදක ඔක්සිකාරක වායූන් සඳහා සංවේදීතාව වැඩි දියුණු කර ඇත.TiO2 නැනෝ අංශු (රූපය 6b) 133. මෙම ප්‍රතිඵලය ප්‍රධාන වශයෙන් SnO2 සහ MOS (TiO2 හෝ WO3) නැනෝ අංශුවල විවිධ ක්‍රියාකාරී ක්‍රියාකාරකම් නිසා වේ.p-type (n-type) නැනෝ අංශු වලදී, රාමු ද්‍රව්‍යයේ (SnO2) සන්නායක නාලිකාව රේඩියල් දිශාවට ප්‍රසාරණය වේ (හෝ හැකිලී යයි), පසුව, අඩු කිරීමේ (හෝ ඔක්සිකරණය) ක්‍රියාව යටතේ, තවදුරටත් ප්‍රසාරණය (හෝ කෙටි කිරීම) වායුවේ SnO2 - ඉළ ඇටයේ සන්නායක නාලිකාවේ (රූපය 6b).
නවීකරණය කරන ලද LF MOS මගින් ප්‍රේරණය කරන ලද රේඩියල් මොඩියුලේෂන් යාන්ත්‍රණය.පිරිසිදු SnO2 සහ Cr2O3@SnO2 නැනෝ වයර් සහ ඊට අනුරූප සංවේදී යාන්ත්‍රණ ක්‍රමානුරූප රූප සටහන් මත පදනම්ව 10 ppm අඩු කරන සහ ඔක්සිකරණය කරන වායූන් සඳහා වායු ප්‍රතිචාර සාරාංශයක්;සහ WO3@SnO2 නැනෝරෝඩ් වල අනුරූප යෝජනා ක්‍රම සහ හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණය133
ද්වි-ස්ථර සහ බහු ස්ථර විෂම ව්‍යුහ උපාංගවල, උපාංගයේ සන්නායක නාලිකාව ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සමඟ සෘජුව ස්පර්ශ වන ස්ථරය (සාමාන්‍යයෙන් පහළ ස්ථරය) විසින් ආධිපත්‍යය දරන අතර, ස්ථර දෙකේ අතුරු මුහුණතේ සාදන ලද විෂම සන්ධියට පහළ ස්ථරයේ සන්නායකතාව පාලනය කළ හැකිය. .එබැවින්, වායූන් ඉහළ ස්ථරය සමඟ අන්තර් ක්රියා කරන විට, පහළ ස්ථරයේ සන්නායක නාලිකා සහ උපාංගයේ ප්රතිරෝධය 134 සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑ හැකිය.උදාහරණයක් ලෙස, කුමාර් සහ වෙනත් අය.77 NH3 සඳහා TiO2@NiO සහ NiO@TiO2 ද්විත්ව ස්ථර වල ප්‍රතිවිරුද්ධ හැසිරීම වාර්තා කළේය.මෙම වෙනස පැන නගින්නේ සංවේදක දෙකේ සන්නායක නාලිකා විවිධ ද්‍රව්‍යවල ස්ථර වල ආධිපත්‍යය දරන බැවිනි (පිළිවෙලින් NiO සහ TiO2), පසුව යටින් පවතින සන්නායක නාලිකා වල වෙනස්කම් වෙනස් වේ.
ද්වි-ස්ථර හෝ බහු ස්ථර විෂම ව්‍යුහයන් සාමාන්‍යයෙන් නිපදවනු ලබන්නේ ස්පුටර් කිරීම, පරමාණුක ස්ථර තැන්පත් වීම (ALD) සහ කේන්ද්‍රාපසාරී 56,70,134,135,136 මගිනි.චිත්‍රපට ඝණකම සහ ද්‍රව්‍ය දෙකෙහි සම්බන්ධතා ප්‍රදේශය හොඳින් පාලනය කළ හැකිය.රූප 7a සහ b පෙන්වන්නේ එතනෝල් හඳුනාගැනීම සඳහා ස්පුටර් කිරීමෙන් ලබාගත් NiO@SnO2 සහ Ga2O3@WO3 නැනෝ පටල 135,137.කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රම සාමාන්‍යයෙන් පැතලි චිත්‍රපට නිපදවන අතර, මෙම පැතලි පටලවල අඩු විශේෂිත පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය සහ වායු පාරගම්යතාව හේතුවෙන් ත්‍රිමාණ නැනෝ ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍යවලට වඩා අඩු සංවේදී වේ.එබැවින්, විශේෂිත පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය 41,52,138 වැඩි කිරීම මගින් සංජානන කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා විවිධ ධූරාවලියක් සහිත ද්වි-ස්ථර පටල නිපදවීම සඳහා ද්‍රව-අදියර උපාය මාර්ගයක් ද යෝජනා කර ඇත.Zhu et al139 විසින් H2S හඳුනාගැනීම සඳහා SnO2 නැනෝ වයර් (ZnO@SnO2 නැනෝ වයර්) හරහා අධික ලෙස ඇණවුම් කළ ZnO නැනෝ වයර් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා ස්පුටරින් සහ ජල තාප ශිල්පීය ක්‍රම ඒකාබද්ධ කළේය (රූපය 7c).1 ppm H2S සඳහා එහි ප්‍රතිචාරය ස්පුටර් කරන ලද ZnO@SnO2 නැනෝ පටල මත පදනම් වූ සංවේදකයකට වඩා 1.6 ගුණයකින් වැඩිය.ලියු සහ අල්.52 ධූරාවලි SnO2@NiO නැනෝ ව්‍යූහයන් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා තාප ඇනීම (පය. 10d) සැකසීම සඳහා ස්ථාන දෙකක රසායනික තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රමයක් භාවිතා කරමින් ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත H2S සංවේදකයක් වාර්තා කළේය.සාම්ප්‍රදායික sputtered SnO2@NiO ද්වි-ස්ථර චිත්‍රපට හා සසඳන විට, SnO2@NiO ධූරාවලි ද්වී ස්ථර ව්‍යුහයේ සංවේදීතා ක්‍රියාකාරීත්වය විශේෂිත පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශය 52,137 වැඩි වීම හේතුවෙන් සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කර ඇත.
MOS මත පදනම් වූ ද්විත්ව ස්ථර වායු සංවේදකය.එතනෝල් හඳුනාගැනීම සඳහා NiO@SnO2 නැනෝ පටල;එතනෝල් හඳුනාගැනීම සඳහා 137b Ga2O3@WO3 නැනෝ පටල;H2S හඳුනාගැනීම සඳහා 135c ඉහළ ඇණවුම් කළ SnO2@ZnO ද්වි-ස්ථර ධූරාවලි ව්‍යුහය;H2S52 හඳුනාගැනීම සඳහා 139d SnO2@NiO ද්වි-ස්ථර ධූරාවලි ව්‍යුහය.
Core-shell heteronanostructures (CSHNs) මත පදනම් වූ II වර්ගයේ උපාංගවල, සන්නායක නාලිකා අභ්‍යන්තර කවචයට සීමා නොවන බැවින්, සංවේදන යාන්ත්‍රණය වඩාත් සංකීර්ණ වේ.නිෂ්පාදන මාර්ගය සහ පැකේජයේ ඝණකම (hs) යන දෙකම සන්නායක නාලිකා පිහිටීම තීරණය කළ හැකිය.උදාහරණයක් ලෙස, පහළ සිට ඉහළට සංස්ලේෂණය කිරීමේ ක්‍රම භාවිතා කරන විට, සන්නායක නාලිකා සාමාන්‍යයෙන් අභ්‍යන්තර හරයට සීමා වේ, එය ව්‍යුහයෙන් ද්වි-ස්ථර හෝ බහු ස්ථර උපාංග ව්‍යුහයන්ට සමාන වේ (රූපය 2b (3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu et al.සන්නායක නාලිකාව මධ්‍යම කොටසෙන් සීමා වූ α-Fe2O3 නැනෝරෝඩ මත NiO හෝ CuO NP ස්ථරයක් තැන්පත් කිරීමෙන් CSHN NiO@α-Fe2O3 සහ CuO@α-Fe2O3 ලබා ගැනීම සඳහා පහළ සිට ඉහළට ප්‍රවේශයක් 144 වාර්තා කළේය.(නැනෝරෝඩ් α-Fe2O3).ලියු සහ අල්.142 විසින් සකස් කරන ලද සිලිකන් නැනෝ රැහැන් මත TiO2 තැන්පත් කිරීමෙන් CSHN TiO2 @ Si හි ප්‍රධාන කොටස වෙත සන්නායක නාලිකාව සීමා කිරීමට ද සමත් විය.එබැවින් එහි සංවේදී හැසිරීම (p-type හෝ n-type) රඳා පවතින්නේ සිලිකන් නැනෝ වයර් වල අර්ධ සන්නායක වර්ගය මත පමණි.
කෙසේ වෙතත්, බොහෝ වාර්තා කරන ලද CSHN-පාදක සංවේදක (රූපය 2b(4)) නිපදවා ඇත්තේ සංස්ලේෂණය කරන ලද CS ද්‍රව්‍යවල කුඩු චිප්ස් වෙත මාරු කිරීමෙනි.මෙම අවස්ථාවෙහිදී, සංවේදකයේ සන්නායක මාර්ගය නිවාස ඝනකම (hs) මගින් බලපායි.කිම්ගේ කණ්ඩායම වායු හඳුනාගැනීමේ ක්‍රියාකාරිත්වයට hs හි බලපෑම විමර්ශනය කළ අතර හැකි හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණයක් 100,112,145,146,147,148 යෝජනා කළේය. මෙම ව්‍යුහයේ සංවේදන යාන්ත්‍රණයට සාධක දෙකක් දායක වන බව විශ්වාස කෙරේ: (1) කවචයේ EDL හි රේඩියල් මොඩියුලේෂන් සහ (2) විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ආලේප කිරීමේ බලපෑම (රූපය 8) 145. පර්යේෂකයන් සඳහන් කළේ සන්නායක නාලිකාව බවයි. වාහකයින් බොහෝ දුරට ෂෙල් ස්ථරයට සීමා වන විට ෂෙල් ස්ථරයේ hs > λD145. මෙම ව්‍යුහයේ සංවේදන යාන්ත්‍රණයට සාධක දෙකක් දායක වන බව විශ්වාස කෙරේ: (1) කවචයේ EDL හි රේඩියල් මොඩියුලේෂන් සහ (2) විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ආලේප කිරීමේ බලපෑම (රූපය 8) 145. පර්යේෂකයන් සඳහන් කළේ සන්නායක නාලිකාව බවයි. වාහකයින් බොහෝ දුරට ෂෙල් ස්ථරයට සීමා වන විට ෂෙල් ස්ථරයේ hs > λD145. 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. මෙම ව්‍යුහය සංජානනය කිරීමේ යාන්ත්‍රණයට සාධක දෙකක් සම්බන්ධ වන බව විශ්වාස කෙරේ: (1) කවචයේ EDL හි රේඩියල් මොඩියුලේෂන් සහ (2) විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය බොඳ කිරීමේ බලපෑම (රූපය 8) 145. පර්යේෂකයන් සඳහන් කළේ වාහක සන්නායක නාලිකාව ප්‍රධාන වශයෙන් hs > λD shells145 විට කවචයට සීමා වේ.මෙම ව්‍යුහය හඳුනා ගැනීමේ යාන්ත්‍රණයට සාධක දෙකක් දායක වන බව විශ්වාස කෙරේ: (1) කවචයේ DEL හි රේඩියල් මොඩියුලේෂන් සහ (2) විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ආලේප කිරීමේ බලපෑම (රූපය 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。 Исследователи отметили, что каnal проводимости Когда hs > λD145 оболочки, количество носителей පර්යේෂකයන් සඳහන් කළේ සන්නායක නාලිකාව කවචයේ hs > λD145 වන විට, වාහක සංඛ්‍යාව ප්‍රධාන වශයෙන් කවචයෙන් සීමා වන බවයි.එබැවින්, CSHN මත පදනම් වූ සංවේදකයේ ප්රතිරෝධක මොඩියුලේෂන් තුළ, ආවරණ DEL හි රේඩියල් මොඩියුලය පවතී (රූපය 8a).කෙසේ වෙතත්, කවචයේ hs ≤ λD හි දී, කවචය මගින් අවශෝෂණය කරන ඔක්සිජන් අංශු සහ CS විෂම සන්ධියේදී සාදන ලද විෂම සන්ධිය ඉලෙක්ට්‍රෝන වලින් සම්පූර්ණයෙන්ම ක්ෂය වේ. එබැවින්, සන්නායක නාලිකාව කවච ස්ථරයේ ඇතුළත පමණක් නොව, අර්ධ වශයෙන් හර කොටසෙහි ද පිහිටා ඇත, විශේෂයෙන් ෂෙල් ස්ථරයේ hs < λD විට. එබැවින්, සන්නායක නාලිකාව කවච ස්ථරයේ ඇතුළත පමණක් නොව, අර්ධ වශයෙන් හර කොටසෙහි ද පිහිටා ඇත, විශේෂයෙන් ෂෙල් ස්ථරයේ hs < λD විට. Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевинной части, особенно при hs < λD оболочечного слоя. එබැවින්, සන්නායක නාලිකාව ෂෙල් ස්ථරයේ ඇතුළත පමණක් නොව, අර්ධ වශයෙන් මූලික කොටසෙහි, විශේෂයෙන් ෂෙල් ස්ථරයේ hs < λD හි පිහිටා ඇත.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s时 hs < λD 时. Поэtomu kanal provodimosti raspolagaetsya не только внутри оболочки, но и частично в сердцевине, но и сердцевине, එබැවින්, සන්නායක නාලිකාව කවචය තුළ පමණක් නොව, අර්ධ වශයෙන් හරය තුළ, විශේෂයෙන් කවචයේ hs < λD හි පිහිටා ඇත.මෙම අවස්ථාවෙහිදී, සම්පුර්ණයෙන් ක්ෂය වූ ඉලෙක්ට්‍රෝන කවචය සහ අර්ධ වශයෙන් ක්ෂය වූ මූලික ස්ථරය යන දෙකම සමස්ත CSHN හි ප්‍රතිරෝධය මොඩියුලේට් කිරීමට උපකාරී වන අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර වලිග ආචරණයක් ඇති වේ (රූපය 8b).වෙනත් සමහර අධ්‍යයනයන් hs බලපෑම 100,148 විශ්ලේෂණය කිරීමට විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර වලිගයක් වෙනුවට EDL පරිමා භාග සංකල්පය භාවිතා කර ඇත.මෙම දායකත්වයන් දෙක සැලකිල්ලට ගනිමින්, 8c හි පෙන්වා ඇති පරිදි, hs කොපුව λD හා සැසඳිය හැකි විට CSHN ප්‍රතිරෝධයේ සම්පූර්ණ මොඩියුලේෂන් එහි විශාලතම අගයට ළඟා වේ.එබැවින්, CSHN සඳහා ප්‍රශස්ත hs කවචය λD ට ආසන්න විය හැකිය, එය පර්යේෂණාත්මක නිරීක්ෂණ99,144,145,146,149 සමඟ අනුකූල වේ.CSHN මත පදනම් වූ pn-heterojunction සංවේදක40,148 හි සංවේදීතාවට hs බලපෑම් කළ හැකි බව අධ්‍යයනයන් කිහිපයක් පෙන්වා දී ඇත.Li et al.148 සහ බායි සහ අල්.40 ක්ලේඩිං ALD චක්‍රය වෙනස් කිරීම මගින් TiO2@CuO සහ ZnO@NiO වැනි pn-heterojunction CSHN සංවේදකවල ක්‍රියාකාරීත්වය මත hs වල බලපෑම ක්‍රමානුකූලව විමර්ශනය කරන ලදී.එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, hs40,148 වැඩි වීමත් සමඟ සංවේදී හැසිරීම p-type සිට n-type දක්වා වෙනස් විය.මෙම හැසිරීම මුලදී (සීමිත ALD චක්‍ර සංඛ්‍යාවක් සහිත) විෂම ව්‍යුහයන් නවීකරණය කරන ලද විෂම ව්‍යුහයන් ලෙස සැලකිය හැකිය.මේ අනුව, සන්නායක නාලිකාව මූලික ස්තරය (p-type MOSFET) මගින් සීමා කර ඇති අතර, සංවේදකය p-type හඳුනාගැනීමේ හැසිරීම ප්රදර්ශනය කරයි.ALD චක්‍ර ගණන වැඩි වන විට, ආවරණ ස්තරය (n-type MOSFET) අර්ධ-අඛණ්ඩ බවට පත් වන අතර සන්නායක නාලිකාවක් ලෙස ක්‍රියා කරයි, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස n-වර්ගයේ සංවේදීතාව ඇතිවේ.pn ශාඛා සහිත heteronanostructures 150,151 සඳහා සමාන සංවේදී සංක්‍රාන්ති හැසිරීම් වාර්තා වී ඇත.Zhou et al.150 විසින් Mn3O4 නැනෝ වයර්වල මතුපිට ඇති Zn2SnO4 අන්තර්ගතය පාලනය කිරීම මගින් Zn2SnO4@Mn3O4 ශාඛා විෂම ව්‍යුහවල සංවේදීතාව විමර්ශනය කරන ලදී.Mn3O4 පෘෂ්ඨය මත Zn2SnO4 න්යෂ්ටි සෑදූ විට, p-වර්ගයේ සංවේදීතාවයක් නිරීක්ෂණය විය.Zn2SnO4 අන්තර්ගතයේ තවත් වැඩි වීමක් සමඟ, ශාඛා Zn2SnO4@Mn3O4 heteronanostructures මත පදනම් වූ සංවේදකය n-වර්ගයේ සංවේදක හැසිරීම් වලට මාරු වේ.
CS නැනෝ වයර්වල ද්වි-ක්‍රියාකාරී සංවේදක යාන්ත්‍රණය පිළිබඳ සංකල්පීය විස්තරයක් පෙන්වා ඇත.a ඉලෙක්ට්‍රෝන ක්ෂය වූ කවචවල රේඩියල් මොඩියුලේෂන් නිසා ප්‍රතිරෝධ මොඩියුලේෂන්, b ප්‍රතිරෝධක මොඩියුලේෂන් මත ආලේප කිරීමේ ඍණාත්මක බලපෑම සහ c ප්‍රයෝග දෙකේම එකතුවක් නිසා CS නැනෝ වයර්වල සම්පූර්ණ ප්‍රතිරෝධය මොඩියුලේෂන් 40
අවසාන වශයෙන්, II වර්ගයේ සංවේදකවලට විවිධ ධූරාවලි නැනෝ ව්‍යුහයන් ඇතුළත් වන අතර සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය සන්නායක නාලිකාවල සැකැස්ම මත බෙහෙවින් රඳා පවතී.එබැවින්, සංවේදකයේ සන්නායක නාලිකාවේ පිහිටීම පාලනය කිරීම සහ II වර්ගයේ සංවේදකවල විස්තීර්ණ සංවේදන යාන්ත්‍රණය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා සුදුසු heteronanostructured MOS ආකෘතියක් භාවිතා කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.
III වර්ගයේ සංවේදක ව්යුහයන් ඉතා සුලභ නොවන අතර, සන්නායක නාලිකාව පිළිවෙලින් ඉලෙක්ට්රෝඩ දෙකකට සම්බන්ධ අර්ධ සන්නායක දෙකක් අතර පිහිටුවා ඇති විෂම සන්ධිස්ථානයක් මත පදනම් වේ.අද්විතීය උපාංග ව්‍යුහයන් සාමාන්‍යයෙන් ලබා ගන්නේ ක්ෂුද්‍ර යන්ත්‍ර ශිල්පීය ක්‍රම හරහා වන අතර ඒවායේ සංවේදන යාන්ත්‍රණයන් පෙර සංවේදක ව්‍යුහ දෙකට වඩා බෙහෙවින් වෙනස් වේ.III වර්ගයේ සංවේදකයක IV වක්‍රය සාමාන්‍යයෙන් විෂම සන්ධි ගොඩනැගීම හේතුවෙන් සාමාන්‍ය නිවැරදි කිරීමේ ලක්ෂණ පෙන්නුම් කරයි48,152,153.පරමාදර්ශී විෂම සන්ධියක I-V ලාක්ෂණික වක්‍රය 152,154,155 විෂම සන්ධි බාධකයේ උසට වඩා ඉලෙක්ට්‍රෝන විමෝචනයේ තාපජ යාන්ත්‍රණය මගින් විස්තර කළ හැක.
මෙහි Va යනු පක්ෂග්‍රාහී වෝල්ටීයතාවය, A උපාංග ප්‍රදේශය, k යනු Boltzmann නියතය, T යනු නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය, q වාහක ආරෝපණය, Jn සහ Jp පිළිවෙලින් සිදුරු සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන විසරණ ධාරා ඝනත්වය වේ.IS ප්‍රතිලෝම සන්තෘප්ත ධාරාව නියෝජනය කරයි, එය අර්ථ දක්වා ඇත්තේ: 152,154,155
එබැවින්, pn heterojunction හි සම්පූර්ණ ධාරාව රඳා පවතින්නේ ආරෝපණ වාහකවල සාන්ද්‍රණය වෙනස් වීම සහ විෂම සන්ධියේ බාධකයේ උස වෙනස් වීම මත, සමීකරණ (3) සහ (4) 156 හි පෙන්වා ඇත.
nn0 සහ pp0 යනු n-වර්ගයේ (p-type) MOS එකක ඉලෙක්ට්‍රෝන (සිදුරු) සාන්ද්‍රණය වේ, \(V_{bi}^0\) යනු බිල්ට් විභවය වේ, Dp (Dn) යනු එහි විසරණ සංගුණකය වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන (සිදුරු), Ln (Lp ) යනු ඉලෙක්ට්‍රෝනවල විසරණ දිග (සිදුරු), ΔEv (ΔEc) යනු විෂම සන්ධියෙහි සංයුජතා කලාපයේ (සන්නායක කලාපය) ශක්ති මාරුවයි.වත්මන් ඝනත්වය වාහක ඝනත්වයට සමානුපාතික වුවද, එය \(V_{bi}^0\) ට ඝාතීය ලෙස ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ.එබැවින්, වත්මන් ඝනත්වයේ සමස්ත වෙනස්වීම heterojunction බාධකයේ උසෙහි මොඩියුලය මත දැඩි ලෙස රඳා පවතී.
ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, hetero-nanostructured MOSFETs (උදාහරණයක් ලෙස, I වර්ගය සහ II වර්ගයේ උපාංග) නිර්මාණය කිරීමෙන් තනි සංරචක වලට වඩා සංවේදකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකිය.සහ III වර්ගයේ උපාංග සඳහා, ද්‍රව්‍යයේ රසායනික සංයුතිය මත පදනම්ව, heteronanostructure ප්‍රතිචාරය සංරචක48,153 ට වඩා වැඩි හෝ එක් සංරචක76 ට වඩා වැඩි විය හැක.එක් සංරචකයක් ඉලක්කගත gas48,75,76,153 ට අසංවේදී වන විට heteronanostructures හි ප්‍රතිචාරය තනි සංරචකයකට වඩා බෙහෙවින් වැඩි බව වාර්තා කිහිපයක් පෙන්වා දී ඇත.මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ඉලක්කගත වායුව සංවේදී ස්ථරය සමඟ පමණක් අන්තර්ක්‍රියා කරන අතර සංවේදී ස්ථරයේ Ef මාරුවක් සහ විෂම සන්ධි බාධකයේ උසෙහි වෙනසක් ඇති කරයි.එවිට සමීකරණයට අනුව එය විෂම සන්ධි බාධකයේ උසට ප්‍රතිලෝමව සම්බන්ධ වන බැවින් උපාංගයේ සම්පූර්ණ ධාරාව සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වේ.(3) සහ (4) 48,76,153.කෙසේ වෙතත්, n-type සහ p-type සංරචක දෙකම ඉලක්කගත වායුවට සංවේදී වන විට, හඳුනාගැනීමේ කාර්ය සාධනය අතර කොතැනක හෝ විය හැක.José et al.76 විසින් සිදුරු සහිත NiO/SnO2 පටල NO2 සංවේදකයක් ස්පුටර් කිරීම මගින් නිපදවන ලද අතර සංවේදක සංවේදීතාව NiO පාදක සංවේදකයට වඩා වැඩි නමුත් SnO2 පාදක සංවේදකයට වඩා අඩු බව සොයා ගන්නා ලදී.සංවේදකය.මෙම සංසිද්ධිය ඇති වන්නේ SnO2 සහ NiO NO276 ට ප්‍රතිවිරුද්ධ ප්‍රතික්‍රියා දැක්වීමයි.එසේම, සංරචක දෙක එකිනෙකට වෙනස් වායු සංවේදීතාවයක් ඇති බැවින්, ඔක්සිකාරක සහ අඩු කරන වායූන් හඳුනා ගැනීමට එකම ප්රවණතාවක් තිබිය හැක.උදාහරණයක් ලෙස, Kwon et al.157 රූපය 9a හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ආනත ස්පුටරින් මගින් NiO/SnO2 pn-heterojunction වායු සංවේදකයක් යෝජනා කරන ලදී.සිත්ගන්නා කරුණ නම්, NiO/SnO2 pn-heterojunction සංවේදකය H2 සහ NO2 සඳහා එකම සංවේදීතා ප්‍රවණතාවක් පෙන්නුම් කරයි (රූපය 9a).මෙම ප්රතිඵලය විසඳීම සඳහා, Kwon et al.157 ක්‍රමානුකූලව NO2 සහ H2 වාහක සාන්ද්‍රණය වෙනස් කරන ආකාරය සහ ද්‍රව්‍ය දෙකෙහිම \(V_{bi}^0\) IV-ලක්ෂණ සහ පරිගණක සමාකරණ භාවිතයෙන් සුසර කරන ආකාරය විමර්ශනය කරන ලදී (රූපය 9bd).9b සහ c පිළිවෙළින් p-NiO (pp0) සහ n-SnO2 (nn0) මත පදනම්ව සංවේදකවල වාහක ඝනත්වය වෙනස් කිරීමට H2 සහ NO2 හි හැකියාව පෙන්නුම් කරයි.ඔවුන් පෙන්වා දුන්නේ p-වර්ගය NiO හි pp0 NO2 පරිසරයේ තරමක් වෙනස් වූ අතර H2 පරිසරයේ එය නාටකාකාර ලෙස වෙනස් වූ බවයි (රූපය 9b).කෙසේ වෙතත්, n-type SnO2 සඳහා, nn0 හැසිරෙන්නේ ප්‍රතිවිරුද්ධ ආකාරයටයි (රූපය 9c).මෙම ප්‍රතිඵල මත පදනම්ව, කතුවරුන් නිගමනය කළේ NiO/SnO2 pn heterojunction මත පදනම්ව සංවේදකයට H2 යෙදූ විට, nn0 හි වැඩි වීමක් Jn හි වැඩි වීමට හේතු වූ අතර \(V_{bi}^0\) a ප්රතිචාරයේ අඩු වීම (රූපය 9d ).NO2 ට නිරාවරණය වීමෙන් පසුව, SnO2 හි nn0 හි විශාල අඩුවීමක් සහ NiO හි pp0 හි කුඩා වැඩි වීමක් \(V_{bi}^0\) හි විශාල අඩු වීමක් ඇති කරයි, එය සංවේදී ප්‍රතිචාරයේ වැඩි වීමක් සහතික කරයි (රූපය 9d ) 157 අවසාන වශයෙන්, වාහක සාන්ද්‍රණයේ වෙනස්වීම් සහ \(V_{bi}^0\) මුළු ධාරාවෙහි වෙනස්කම් වලට තුඩු දෙයි, එය හඳුනාගැනීමේ හැකියාවට තවදුරටත් බලපායි.
ගෑස් සංවේදකයේ සංවේදක යාන්ත්රණය III වර්ගයේ උපාංගයේ ව්යුහය මත පදනම් වේ.ස්කෑන් කිරීම ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (SEM) හරස්කඩ රූප, p-NiO/n-SnO2 නැනෝකොයිල් උපාංගය සහ H2 සහ NO2 සඳහා 200 ° C දී p-NiO/n-SnO2 nanocoil heterojunction සංවේදකයේ සංවේදක ගුණ;b , c-උපාංගයක හරස්කඩ SEM, සහ p-NiO b-layer සහ n-SnO2 c-layer සහිත උපාංගයක සමාකරණ ප්රතිඵල.b p-NiO සංවේදකය සහ c n-SnO2 සංවේදකය වියළි වාතය තුළ සහ H2 සහ NO2 වලට නිරාවරණය වීමෙන් පසු I-V ලක්ෂණ මැනීම සහ ගැලපේ.P-NiO හි b-කුහර ඝනත්වයේ ද්විමාන සිතියමක් සහ වර්ණ පරිමාණයක් සහිත n-SnO2 ස්ථරයේ c-ඉලෙක්ට්‍රෝන සිතියමක් Sentaurus TCAD මෘදුකාංගය භාවිතයෙන් ආකෘතිගත කරන ලදී.d සමාකරණ ප්‍රතිඵල වියළි වාතයේ p-NiO/n-SnO2 හි ත්‍රිමාණ සිතියමක්, පරිසරයේ H2 සහ NO2157 පෙන්වයි.
ද්රව්යයේම රසායනික ගුණාංග වලට අමතරව, III වර්ගයේ උපාංගයේ ව්යුහය ස්වයං-බලැති වායු සංවේදක නිර්මාණය කිරීමේ හැකියාව පෙන්නුම් කරයි, එය I සහ Type II උපාංග සමඟ කළ නොහැකි ය.ඒවායේ ආවේනික විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය (BEF) නිසා pn heterojunction ඩයෝඩ ව්‍යුහයන් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංග තැනීමට සහ ආලෝකකරණය යටතේ කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ස්වයං බලැති ප්‍රකාශ විද්‍යුත් වායු සංවේදක සෑදීමේ හැකියාව පෙන්වීමට බහුලව භාවිතා වේ.ද්‍රව්‍යවල ෆර්මි මට්ටම්වල වෙනස නිසා ඇති වන විෂම අතුරු මුහුණතේ BEF, ඉලෙක්ට්‍රෝන සිදුරු යුගල වෙන් කිරීමට ද දායක වේ.ස්වයං බලයෙන් ක්‍රියාත්මක වන ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා වායු සංවේදකයක ඇති වාසිය නම් එහි අඩු බල පරිභෝජනයයි, මන්ද එයට ආලෝකකරණ ආලෝකයේ ශක්තිය අවශෝෂණය කර බාහිර බලශක්ති ප්‍රභවයක් අවශ්‍ය නොවීම හෝ වෙනත් කුඩා උපාංග පාලනය කළ හැකිය.උදාහරණයක් ලෙස, Tanuma සහ Sugiyama162 විසින් SnO2 මත පදනම් වූ බහු ස්ඵටික CO2 සංවේදක සක්රිය කිරීම සඳහා සූර්ය කෝෂ ලෙස NiO/ZnO pn heterojunctions නිපදවා ඇත.ගාඩ් සහ අල්.74 රූපය 10a හි පෙන්වා ඇති පරිදි Si/ZnO@CdS pn heterojunction මත පදනම් වූ ස්වයං-බලවත් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා වායු සංවේදකයක් වාර්තා කළේය.සිරස් අතට නැඹුරු වූ ZnO නැනෝ වයර්, Si/ZnO pn heterojunctions සෑදීම සඳහා p-වර්ගයේ සිලිකන් උපස්ථර මත කෙලින්ම වගා කරන ලදී.එවිට CdS නැනෝ අංශු ZnO නැනෝ වයර් මතුපිට රසායනික මතුපිට වෙනස් කිරීම මගින් වෙනස් කරන ලදී.අත්තික්කා මත.10a O2 සහ එතනෝල් සඳහා නොබැඳි Si/ZnO@CdS සංවේදක ප්‍රතිචාර ප්‍රතිඵල පෙන්වයි.ආලෝකය යටතේ, Si/ZnO heterointerface හි BEP අතරතුර ඉලෙක්ට්‍රෝන සිදුරු යුගල වෙන් කිරීම හේතුවෙන් විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාව (Voc) සම්බන්ධිත ඩයෝඩ 74,161 සමඟ රේඛීයව වැඩිවේ.Voc සමීකරණයක් මගින් නිරූපණය කළ හැක.(5) 156,
මෙහි ND, NA, සහ Ni යනු පිළිවෙලින් පරිත්‍යාගශීලීන්ගේ, පිළිගන්නන්ගේ සහ ආවේණික වාහකයන්ගේ සාන්ද්‍රණය වන අතර, k, T, සහ q පෙර සමීකරණයේ සමාන පරාමිති වේ.ඔක්සිකාරක වායූන්ට නිරාවරණය වන විට, ඒවා ZnO නැනෝ වයර් වලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන නිස්සාරණය කරයි, එය \(N_D^{ZnO}\) සහ Voc හි අඩු වීමක් ඇති කරයි.ප්රතිවිරුද්ධව, ගෑස් අඩු කිරීම Voc හි වැඩි වීමක් ඇති විය (රූපය 10a).ZnO CdS නැනෝ අංශු වලින් සරසන විට, CdS නැනෝ අංශු වල ඇති ප්‍රකාශ උත්තේජක ඉලෙක්ට්‍රෝන ZnO හි සන්නායක කලාපයට එන්නත් කර adsorbed වායුව සමඟ අන්තර් ක්‍රියා කරයි, එමඟින් සංජානන කාර්යක්ෂමතාව 74,160 වැඩි කරයි.Si/ZnO මත පදනම් වූ සමාන ස්වයං බලැති ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා වායු සංවේදකයක් Hoffmann et al විසින් වාර්තා කරන ලදී.160, 161 (රූපය 10b).මෙම සංවේදකය වැඩ කාර්යය සකස් කිරීම සඳහා amine-ක්‍රියාකාරී ZnO නැනෝ අංශු ([3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane) (amino-functionalized-SAM) සහ thiol ((3-mercaptopropyl) -ක්‍රියාකාරී රේඛාවක් භාවිතයෙන් සකස් කළ හැක. NO2 (ට්‍රයිමෙතොක්සිසිලේන්) (thiol-functionalized-SAM)) වරණීය හඳුනාගැනීම සඳහා ඉලක්කගත වායුවේ (රූපය 10b) 74,161.
III වර්ගයේ උපාංගයක ව්‍යුහය මත පදනම් වූ ස්වයං-බලවත් ප්‍රකාශ විද්‍යුත් වායු සංවේදකයකි.Si/ZnO@CdS මත පදනම් වූ ස්වයං-බලවත් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා වායු සංවේදකයක්, ස්වයං-බලයෙන් ක්‍රියා කරන සංවේදක යාන්ත්‍රණය සහ හිරු එළිය යටතේ ඔක්සිකරණය වූ (O2) සහ අඩු කළ (1000 ppm එතනෝල්) වායුවලට සංවේදක ප්‍රතිචාරය;74b Si ZnO/ZnO සංවේදක මත පදනම් වූ ස්වයං-බලැති ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා වායු සංවේදකය සහ ZnO SAM පර්යන්ත amines සහ thiols සමඟ ක්‍රියාකාරී වීමෙන් පසු විවිධ වායු සඳහා සංවේදක ප්‍රතිචාර 161
එබැවින්, III වර්ගයේ සංවේදකවල සංවේදී යාන්ත්රණය ගැන සාකච්ඡා කරන විට, heterojunction බාධකයේ උස වෙනස් වීම සහ වාහක සාන්ද්රණයට බලපෑම් කිරීමට වායුවේ හැකියාව තීරණය කිරීම වැදගත් වේ.ඊට අමතරව, ආලෝකකරණය මගින් වායූන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරන ඡායාරූප ජනනය කරන ලද වාහක ජනනය කළ හැකි අතර එය ස්වයං-බලයෙන් ක්‍රියා කරන වායුව හඳුනාගැනීම සඳහා පොරොන්දු වේ.
මෙම සාහිත්‍ය සමාලෝචනයේ දී සාකච්ඡා කර ඇති පරිදි, සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා විවිධ MOS heteronanostructures නිපදවා ඇත.විද්‍යා වෙබ් දත්ත සමුදාය විවිධ මූල පද (ලෝහ ඔක්සයිඩ් සංයෝග, කෝර්-කොපු ලෝහ ඔක්සයිඩ, ස්ථර ලෝහ ඔක්සයිඩ් සහ ස්වයං බලැති වායු විශ්ලේෂක) මෙන්ම සුවිශේෂී ලක්ෂණ (බහුලත්වය, සංවේදීතාව / තේරීම, බල උත්පාදන විභවය, නිෂ්පාදනය) සඳහා සෙවීය. .ක්‍රමය මෙම උපාංග තුනෙන් තුනක ලක්ෂණ වගුව 2 හි දක්වා ඇත. ඉහළ ක්‍රියාකාරී ගෑස් සංවේදක සඳහා වන සමස්ත සැලසුම් සංකල්පය Yamazoe විසින් යෝජනා කරන ලද ප්‍රධාන සාධක තුන විශ්ලේෂණය කිරීමෙන් සාකච්ඡා කෙරේ.MOS Heterostructure සංවේදක සඳහා යාන්ත්‍රණ වායු සංවේදකවලට බලපාන සාධක අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා විවිධ MOS පරාමිතීන් (උදා, ධාන්ය ප්‍රමාණය, මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය, දෝෂය සහ ඔක්සිජන් පුරප්පාඩු ඝනත්වය, විවෘත ස්ඵටික තලයන්) හොඳින් අධ්‍යයනය කර ඇත.සංවේදකයේ සංවේදන හැසිරීමට ද තීරණාත්මක වන උපාංග ව්‍යුහය නොසලකා හැර ඇති අතර කලාතුරකින් සාකච්ඡා කර ඇත.මෙම සමාලෝචනය සාමාන්‍ය උපාංග ව්‍යුහය වර්ග තුනක් හඳුනා ගැනීම සඳහා යටින් පවතින යාන්ත්‍රණ සාකච්ඡා කරයි.
I Type සංවේදකයක ඇති සංවේදී ද්‍රව්‍යයේ ධාන්ය ප්‍රමාණයේ ව්‍යුහය, නිෂ්පාදන ක්‍රමය සහ විෂම සන්ධි ගණන සංවේදකයේ සංවේදීතාවයට බෙහෙවින් බලපෑ හැකිය.මීට අමතරව, සංවේදකයේ හැසිරීම සංරචකවල මවුල අනුපාතය මගින් ද බලපායි.II වර්ගයේ උපාංග ව්‍යුහයන් (සැරසිලි විෂම ව්‍යුහයන්, ද්වි-ස්ථර හෝ බහු ස්ථර පටල, HSSN) යනු සංරචක දෙකකින් හෝ වැඩි ගණනකින් සමන්විත වඩාත් ජනප්‍රිය උපාංග ව්‍යුහයන් වන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට සම්බන්ධ වන්නේ එක් සංරචකයක් පමණි.මෙම උපාංග ව්‍යුහය සඳහා, සංජානනයේ යාන්ත්‍රණය අධ්‍යයනය කිරීමේදී සන්නායක නාලිකාවල පිහිටීම සහ ඒවායේ සාපේක්ෂ වෙනස්කම් තීරණය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.II වර්ගයේ උපාංගවලට විවිධ ධූරාවලි විෂම ව්‍යුහයන් ඇතුළත් වන නිසා, විවිධ සංවේදන යාන්ත්‍රණ යෝජනා කර ඇත.III වර්ගයේ සංවේදක ව්‍යුහයක් තුළ, සන්නායක නාලිකාව විෂම සන්ධිස්ථානයේ පිහිටුවා ඇති විෂම සන්ධියකින් ආධිපත්‍යය දරන අතර සංජානන යාන්ත්‍රණය සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් වේ.එබැවින්, ඉලක්කගත වායුව III වර්ගයේ සංවේදකයට නිරාවරණය වීමෙන් පසු heterojunction බාධකයේ උස වෙනස් වීම තීරණය කිරීම වැදගත් වේ.මෙම සැලසුම සමඟ, බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු කිරීම සඳහා ස්වයං-බලැති ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා වායු සංවේදක සෑදිය හැකිය.කෙසේ වෙතත්, වර්තමාන පිරිසැකසුම් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය තරමක් සංකීර්ණ වන අතර සංවේදීතාව සාම්ප්‍රදායික MOS මත පදනම් වූ රසායනික ප්‍රතිරෝධක වායු සංවේදකවලට වඩා බෙහෙවින් අඩු බැවින්, ස්වයං බලැති වායු සංවේදක පිළිබඳ පර්යේෂණවල ප්‍රගතියක් තවමත් පවතී.
ධූරාවලි විෂම ව්‍යුහයන් සහිත ගෑස් MOS සංවේදකවල ප්‍රධාන වාසි වන්නේ වේගය සහ ඉහළ සංවේදීතාවයි.කෙසේ වෙතත්, MOS වායු සංවේදකවල සමහර ප්‍රධාන ගැටළු (උදා, ඉහළ ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්වය, දිගු කාලීන ස්ථායීතාවය, දුර්වල තේරීම සහ ප්‍රතිනිෂ්පාදනය, ආර්ද්‍රතා බලපෑම් ආදිය) තවමත් පවතින අතර ඒවා ප්‍රායෝගික යෙදුම්වල භාවිතා කිරීමට පෙර අවධානය යොමු කළ යුතුය.නවීන MOS වායු සංවේදක සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියා කරන අතර විශාල බලයක් පරිභෝජනය කරයි, එය සංවේදකයේ දිගු කාලීන ස්ථායීතාවයට බලපායි.මෙම ගැටළුව විසඳීම සඳහා පොදු ප්රවේශයන් දෙකක් තිබේ: (1) අඩු බල සංවේදක චිප් සංවර්ධනය කිරීම;(2) අඩු උෂ්ණත්වයකදී හෝ කාමර උෂ්ණත්වයේ දී පවා ක්‍රියා කළ හැකි නව සංවේදී ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීම.අඩු බල සංවේදක චිප් සංවර්ධනය කිරීම සඳහා එක් ප්‍රවේශයක් වන්නේ පිඟන් මැටි සහ සිලිකන්163 මත පදනම් වූ ක්ෂුද්‍ර තාපන තහඩු නිෂ්පාදනය කිරීමෙන් සංවේදකයේ ප්‍රමාණය අවම කිරීමයි.සෙරමික් පදනම් වූ ක්ෂුද්‍ර තාපන තහඩු එක් සංවේදකයකට ආසන්න වශයෙන් 50-70 mV පරිභෝජනය කරන අතර ප්‍රශස්ත සිලිකන් පදනම් වූ ක්ෂුද්‍ර තාපන තහඩු 300 °C163,164 දී අඛණ්ඩව ක්‍රියාත්මක වන විට සංවේදකයකට 2 mW තරම් කුඩා පරිභෝජනය කළ හැක.නව සංවේදී ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීම මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය අඩු කිරීමෙන් බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු කිරීමට ඵලදායී ක්‍රමයක් වන අතර සංවේදක ස්ථායීතාවයද වැඩිදියුණු කළ හැකිය.සංවේදකයේ සංවේදිතාව වැඩි කිරීම සඳහා MOS හි ප්‍රමාණය දිගින් දිගටම අඩු වන බැවින්, MOS හි තාප ස්ථායීතාවය වඩාත් අභියෝගයක් බවට පත් වන අතර, එය සංවේදක සංඥාවෙහි ප්ලාවනය වීමට හේතු විය හැක165.මීට අමතරව, ඉහළ උෂ්ණත්වය heterointerface හි ද්‍රව්‍ය ව්‍යාප්ත කිරීම සහ සංවේදකයේ ඉලෙක්ට්‍රොනික ගුණාංගවලට බලපාන මිශ්‍ර අවධීන් සෑදීම ප්‍රවර්ධනය කරයි.පර්යේෂකයන් වාර්තා කරන්නේ සුදුසු සංවේදක ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීමෙන් සහ MOS heteronanostructures සංවර්ධනය කිරීමෙන් සංවේදකයේ ප්‍රශස්ත මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය අඩු කළ හැකි බවයි.ඉහළ ස්ඵටිකරූපී MOS heteronanostructures නිපදවීම සඳහා අඩු-උෂ්ණත්ව ක්‍රමයක් සෙවීම ස්ථායීතාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා තවත් ප්‍රශංසනීය ප්‍රවේශයකි.
MOS සංවේදකවල තෝරා ගැනීමේ හැකියාව තවත් ප්‍රායෝගික ගැටලුවක් වන්නේ විවිධ වායූන් ඉලක්කගත වායුව සමඟ සහජීවනය වන අතර MOS සංවේදක බොහෝ විට වායු එකකට වඩා සංවේදී වන අතර බොහෝ විට හරස් සංවේදීතාව ප්‍රදර්ශනය කරයි.එබැවින්, ප්‍රායෝගික යෙදුම් සඳහා ඉලක්කගත වායුවට මෙන්ම අනෙකුත් වායූන්ටද සංවේදකයේ තෝරා ගැනීමේ හැකියාව වැඩි කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.පසුගිය දශක කිහිපය තුළ, පුහුණු දෛශික ප්‍රමාණකරණය (LVQ), ප්‍රධාන සංරචක විශ්ලේෂණය (PCA) වැනි පරිගණක විශ්ලේෂණ ඇල්ගොරිතම සමඟ ඒකාබද්ධව “ඉලෙක්ට්‍රොනික් නාසය (ඊ-නාස්)” නමින් හැඳින්වෙන වායු සංවේදක අරා ගොඩනැගීමෙන් තේරීම අර්ධ වශයෙන් ආමන්ත්‍රණය කර ඇත. ආදිය ඊ.ලිංගික ගැටළු.අර්ධ අවම වර්ග (PLS) ආදිය. 31, 32, 33, 34. ප්‍රධාන සාධක දෙකක් (සංවේදක ද්‍රව්‍ය වර්ගයට සමීපව සම්බන්ධ වන සංවේදක සංඛ්‍යාව සහ පරිගණක විශ්ලේෂණය) ඉලෙක්ට්‍රොනික නාසයේ හැකියාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ. වායූන් හඳුනා ගැනීමට169.කෙසේ වෙතත්, සංවේදක සංඛ්යාව වැඩි කිරීම සාමාන්යයෙන් බොහෝ සංකීර්ණ නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන් අවශ්ය වේ, එබැවින් ඉලෙක්ට්රොනික නාසයේ ක්රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා සරල ක්රමයක් සොයා ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ.මීට අමතරව, වෙනත් ද්රව්ය සමඟ MOS වෙනස් කිරීම ද සංවේදකයේ තේරීම වැඩි කළ හැකිය.උදාහරණයක් ලෙස, NP Pd සමඟින් වෙනස් කරන ලද MOS හි හොඳ උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරිත්වය හේතුවෙන් H2 වරණීය හඳුනාගැනීම සාක්ෂාත් කරගත හැක.මෑත වසරවලදී, සමහර පර්යේෂකයන් 171,172 ප්‍රමාණයෙන් බැහැර කිරීම හරහා සංවේදක තේරීම වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා MOS MOF මතුපිට ආලේප කර ඇත.මෙම කාර්යයෙන් දේවානුභාවයෙන්, ද්‍රව්‍ය ක්‍රියාකාරීත්වය තෝරා ගැනීමේ ගැටලුව කෙසේ හෝ විසඳිය හැක.කෙසේ වෙතත්, නිවැරදි ද්රව්ය තෝරාගැනීමේදී තවමත් බොහෝ වැඩ කළ යුතුය.
එකම කොන්දේසි සහ ක්‍රම යටතේ නිපදවන සංවේදකවල ලක්ෂණ පුනරාවර්තනය වීම මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සහ ප්‍රායෝගික යෙදුම් සඳහා තවත් වැදගත් අවශ්‍යතාවයකි.සාමාන්‍යයෙන්, කේන්ද්‍රාපසාරී සහ ගිල්වීමේ ක්‍රම ඉහළ ප්‍රතිදාන වායු සංවේදක නිපදවීම සඳහා අඩු වියදම් ක්‍රම වේ.කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රියාවලීන් අතරතුර, සංවේදී ද්‍රව්‍ය එකතු වීමට නැඹුරු වන අතර සංවේදී ද්‍රව්‍ය සහ උපස්ථරය අතර සම්බන්ධතාවය දුර්වල වේ68, 138, 168. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, සංවේදකයේ සංවේදීතාව සහ ස්ථායීතාවය සැලකිය යුතු ලෙස පිරිහී, කාර්ය සාධනය ප්‍රතිනිෂ්පාදනය වේ.ස්පුටර් කිරීම, ALD, ස්පන්දන ලේසර් තැන්පත් කිරීම (PLD) සහ භෞතික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (PVD) වැනි අනෙකුත් පිරිසැකසුම් ක්‍රම මඟින් රටා සහිත සිලිකන් හෝ ඇලුමිනා උපස්ථර මත සෘජුවම ද්වි-ස්ථර හෝ බහු ස්ථර MOS පටල නිෂ්පාදනය කිරීමට ඉඩ සලසයි.මෙම ශිල්පීය ක්‍රම මගින් සංවේදී ද්‍රව්‍ය ගොඩ නැගීම වැලැක්වීම, සංවේදක ප්‍රතිනිෂ්පාදනය සහතික කිරීම සහ තල තුනී පටල සංවේදක මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීමේ ශක්‍යතාව පෙන්නුම් කරයි.කෙසේ වෙතත්, මෙම පැතලි චිත්‍රපටවල සංවේදීතාව සාමාන්‍යයෙන් ත්‍රිමාණ නැනෝ ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍යවලට වඩා බෙහෙවින් අඩු වන්නේ ඒවායේ කුඩා නිශ්චිත පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය සහ අඩු වායු පාරගම්යතාව නිසා ය.ව්‍යුහගත ක්ෂුද්‍ර අරා මත නිශ්චිත ස්ථානවල MOS heteronanostructures වර්ධනය කිරීම සහ සංවේදී ද්‍රව්‍යවල ප්‍රමාණය, ඝනකම සහ රූප විද්‍යාව නිශ්චිතව පාලනය කිරීම සඳහා වන නව උපාය මාර්ග ඉහළ ප්‍රතිනිෂ්පාදනය සහ සංවේදීතාව සහිත වේෆර් මට්ටමේ සංවේදක අඩු වියදම් නිෂ්පාදනය සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.උදාහරණයක් ලෙස, Liu et al.174 විසින් විශේෂිත ස්ථාන වල Situ Ni(OH)2 නැනෝ වෝල් වල වැඩීම මගින් ඉහළ-පහළ සහ පහළ-උඩ ඒකාබද්ධ උපාය මාර්ගයක් යෝජනා කරන ලදී..මයික්‍රෝබර්නර් සඳහා වේෆර්.
මීට අමතරව, ප්‍රායෝගික යෙදුම් වලදී සංවේදකයට ආර්ද්‍රතාවයේ බලපෑම සලකා බැලීම ද වැදගත් වේ.ජල අණු වලට සංවේදක ද්‍රව්‍යවල අවශෝෂණ ස්ථාන සඳහා ඔක්සිජන් අණු සමඟ තරඟ කළ හැකි අතර ඉලක්කගත වායුව සඳහා සංවේදකයේ වගකීමට බලපායි.ඔක්සිජන් මෙන්, ජලය භෞතික sorption හරහා අණුවක් ලෙස ක්‍රියා කරන අතර රසායනික අවශෝෂණය හරහා විවිධ ඔක්සිකරණ මධ්‍යස්ථානවල හයිඩ්‍රොක්සයිල් රැඩිකල් හෝ හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ ආකාරයෙන්ද පැවතිය හැක.මීට අමතරව, පරිසරයේ ඉහළ මට්ටමේ සහ විචල්ය ආර්ද්රතාවය හේතුවෙන්, ඉලක්කගත වායුව වෙත සංවේදකයේ විශ්වසනීය ප්රතිචාරයක් විශාල ගැටළුවක් වේ.මෙම ගැටළුව විසඳීම සඳහා වායු පූර්ව සාන්ද්‍රණය, තෙතමනය වන්දි සහ හරස් ප්‍රතික්‍රියා දැලිස් ක්‍රම178, මෙන්ම වියලීමේ ක්‍රම179,180 වැනි උපාය මාර්ග කිහිපයක් සංවර්ධනය කර ඇත.කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්රම මිල අධික, සංකීර්ණ, සහ සංවේදකයේ සංවේදීතාව අඩු කරයි.ආර්ද්‍රතාවයේ බලපෑම් මැඩපැවැත්වීම සඳහා මිල අඩු උපාය මාර්ග කිහිපයක් යෝජනා කර ඇත.උදාහරණයක් ලෙස, Pd නැනෝ අංශු වලින් SnO2 අලංකාර කිරීම මගින් adsorbed ඔක්සිජන් නිර්වාණික අංශු බවට පරිවර්තනය කිරීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි අතර NiO සහ CuO වැනි ජල අණු සඳහා ඉහළ ළැදියාවක් ඇති ද්‍රව්‍ය සමඟ SnO2 ක්‍රියාකාරී කිරීම ජල අණු මත තෙතමනය රඳා පැවතීම වැළැක්වීමේ ක්‍රම දෙකකි..සංවේදක 181, 182, 183. මීට අමතරව, හයිඩ්‍රොෆෝබික් ද්‍රව්‍ය භාවිතයෙන් හයිඩ්‍රොෆෝබික් මතුපිට 36,138,184,185 සෑදීමෙන් ද ආර්ද්‍රතාවයේ බලපෑම අඩු කළ හැක.කෙසේ වෙතත්, තෙතමනය-ප්‍රතිරෝධී වායු සංවේදක සංවර්ධනය තවමත් මුල් අවධියේ පවතින අතර, මෙම ගැටළු විසඳීම සඳහා වඩාත් දියුණු උපාය මාර්ග අවශ්‍ය වේ.
අවසාන වශයෙන්, MOS heteronanostructures නිර්මාණය කිරීම මගින් හඳුනාගැනීමේ කාර්ය සාධනයේ වැඩිදියුණු කිරීම් (උදා, සංවේදීතාව, තෝරා ගැනීමේ හැකියාව, අඩු ප්‍රශස්ත මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය) සාක්ෂාත් කර ගෙන ඇති අතර විවිධ වැඩිදියුණු කළ හඳුනාගැනීමේ යාන්ත්‍රණ යෝජනා කර ඇත.විශේෂිත සංවේදකයක සංවේදක යාන්ත්රණය අධ්යයනය කරන විට, උපාංගයේ ජ්යාමිතික ව්යුහය ද සැලකිල්ලට ගත යුතුය.ගෑස් සංවේදකවල ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීමට සහ අනාගතයේදී ඉතිරිව ඇති අභියෝගවලට විසඳුම් සෙවීමට නව සංවේදී ද්‍රව්‍ය පිළිබඳ පර්යේෂණ සහ උසස් නිෂ්පාදන උපාය මාර්ග පිළිබඳ පර්යේෂණ අවශ්‍ය වේ.සංවේදක ලක්ෂණ පාලනය කරන ලද සුසර කිරීම සඳහා, සංවේදක ද්‍රව්‍යවල කෘතිම ක්‍රමය සහ විෂම නොවන ව්‍යුහයන්ගේ ක්‍රියාකාරිත්වය අතර සම්බන්ධතාවය ක්‍රමානුකූලව ගොඩනැගීම අවශ්‍ය වේ.මීට අමතරව, නවීන ගුනාංගීකරන ක්‍රම භාවිතා කරමින් පෘෂ්ඨීය ප්‍රතික්‍රියා සහ විෂම අතුරුමුහුණත් වල වෙනස්කම් අධ්‍යයනය කිරීමෙන් ඔවුන්ගේ සංජානනයේ යාන්ත්‍රණයන් පැහැදිලි කිරීමට සහ විෂම ව්‍යුහගත ද්‍රව්‍ය මත පදනම්ව සංවේදක සංවර්ධනය සඳහා නිර්දේශ ලබා දීමට උපකාරී වේ.අවසාන වශයෙන්, නවීන සංවේදක නිපදවීමේ උපාය මාර්ග අධ්‍යයනය කිරීමෙන් ඒවායේ කාර්මික යෙදීම් සඳහා වේෆර් මට්ටමින් කුඩා වායු සංවේදක නිපදවීමට ඉඩ ලබා දේ.
Genzel, NN et al.නාගරික ප්‍රදේශවල ඇදුම ඇති ළමුන්ගේ ගෘහස්ථ නයිට්‍රජන් ඩයොක්සයිඩ් මට්ටම් සහ ශ්වසන රෝග ලක්ෂණ පිළිබඳ කල්පවත්නා අධ්‍යයනයක්.අසල් වැසියෝ.සෞඛ්ය ඉදිරිදර්ශනය.116, 1428-1432 (2008).