Сенсори на основі нанорозмірних кремнієвих 1D структур для промислового, екологічного та медичного моніторингу

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЛіневич, Я. О.
dc.contributor.authorКоваль, В. М.
dc.date.accessioned2023-04-28T12:59:06Z
dc.date.available2023-04-28T12:59:06Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractВ даній роботі було зроблено огляд сучасних сенсорів на основі кремнієвих нанониток (SiNWs). Здій-снено класифікацію таких сенсорів за методами синтезу SiNWs, принципом дії, вхідною величиною та видами модифікаторів. Було встановлено, що нанонитки для сенсорів були синтезовані переважно методом метало-стиму-льованого хімічного травлення. За принципом дії переважна більшість таких сенсорів є електричними: резистив-ного, ємнісного, електрохімічного, діодного чи транзисторного типу. Проаналізовано використання різних видів модифікаторів (наночастинок благородних металів, металоорганічних каркасних структур, вуглецевих нанотру-бок, графену, самозбірних моношарів, металевих та метало-оксидних тонких плівок) на поверхні SiNWs з точки зору технології їх синтезу, механізму дії та величини впливу на робочі характеристики приладів. Було встановлено вплив ширини, висоти та густини кремнієвих нанониток на чутливість, селективність, стабільність та швидкодію сенсорів. Визначені в даній роботі залежності можуть бути затребуваними для розробки технології виготовлення різних видів SiNWs — сенсорів високої ефективності.uk
dc.description.abstractotherArticle is devoted to the analysis of modern sensors based on silicon nanowires (SiNWs) to determine the influence of SiNWs synthesis parameters and their structural features on device characteristics. A modern trend in the development of electronic sensing devices is the use of various types of nanomaterials in order to increase sensor sensi-tivity and miniaturize of their size. 1D nanomaterials, namely SiNWs, have several advantages for sensor applications, such as a large surface-to-volume ratio and an increased rate of diffusion of the main charge carriers. Based on the literature analysis, an overview of modern SiNWs sensors was made. The advantages of silicon 1D struc-tures were shown by comparison with other types of nanostructures. Also sensors were classified according to the methods of synthesis of SiNWs, sensor principle operation, kind of input value and types of applied modifiers. Silicon nanowires were most often synthesized by the method of metal-stimulated chemical etching, the advantages of which include the simplicity of implementation, low cost, and the ability to synthesize nanostructures with a high aspect ratio. The vapor-liquid-solid synthesis was also used, the advantages of which include the ability to be adapted to any tech-nology of supplying a gas mixture with the target component and the possibility of obtaining nanowires with a diameter of 10 nm or less. According to the principle operation, the most of sensors developed on the basis of silicon nanowires are of electrical type (resistive, capacitive, electrochemical, diode or transistor type), optical sensors (fluorescent) are developed to a much lesser extent. Gas sensors (ethanol, oil vapor, formaldehyde, ammonia, nitrogen oxide, hydrogen, carbon dioxide,), liquid sensors (glucose, hydrogen peroxide, ethanol, heavy metal ions, pH), and physical values (humidity, temperature and illumination) have been developed on the basis of silicon 1D nanoscale structures. The following surface modifiers of nan-owires were used to improve the performance characteristics: noble metal nanoparticles, metal-organic framework struc-tures, carbon nanotubes, graphene, self-assembled monolayers, metal and metal oxide thin films. In particular, it was shown that the modification of the surface of the array of SiNWs with noble metals led to an increase in the sensitivity of the hydrogen sensor by 80%. Modification of formaldehyde sensor using reduced graphene oxide resulted in an improvement of sensor sensitivity by more than 2 times. The influence of SiNWs synthesis parameters on sensor performance characteristics was also determined. In particular, it was shown that increasing of SiNWs width from 20–30 nm to 500–600 nm led to an increase in the sensitivity of humidity sensor from 4.5 to 7.5%. Increasing the etching time caused the synthesis of longer nanowires, which improved the sensitivity of carbon dioxide sensors from 0.6 to 2.5%. Dependences established in this work will make it possible to develop the production technology of various types of sensors based on silicon nanowires with high sensitivity, selectivity, stability and operation speed.uk
dc.format.pagerangeС. 265614-1-265614-8uk
dc.identifier.citationЛіневич, Я. О. Сенсори на основі нанорозмірних кремнієвих 1D структур для промислового, екологічного та медичного моніторингу / Ліневич Я. О., Ковальs В. М. // Мікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал. – 2022. – Т. 27, № 2(121). – С. 265614-1-265614-8. – Бібліогр.: 66 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.264376
dc.identifier.orcid0000-0002-8399-034Xuk
dc.identifier.orcid0000-0002-3898-9163uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/55105
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofМікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал, 2022, Т. 27, № 2(121)uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceМікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал, 2022, Т. 27, № 2(121)
dc.subject1D структуриuk
dc.subjectкремнієві нанониткиuk
dc.subjectметало-стимульоване хімічне травленняuk
dc.subjectсенсориuk
dc.subject1D structuresuk
dc.subjectsilicon nanowiresuk
dc.subjectmetal-assisted chemical etchinguk
dc.subjectsensorsuk
dc.subject.udc621.38uk
dc.titleСенсори на основі нанорозмірних кремнієвих 1D структур для промислового, екологічного та медичного моніторингуuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
MEA_2_2022_10_264376-1-264376-28.pdf
Розмір:
1.99 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Мікросистеми, Електроніка та Акустика: науково-технічний журнал, Т. 27, № 2(121)