نانوساختارهای اکسید فلز برای کاربردهای حسگر

فرمت: PDF

فرمت: لاتین

چکیده:

سلامت انسان، حفاظت از محیط‌زیست و ایمنی فقط چند نمونه از نگرانی‌های اصلی جاری هستند که جامعه علمی را به سمت توسعه سنسورهای قادر به پایش دقیق و ارائه هشدارهای آسیب احتمالی در زمان واقعی هدایت می‌کنند. در طول سال‌ها، مواد مبتنی بر اکسید فلز نیمه‌هادی به طور گسترده به عنوان حسگر در چندین کاربرد مورد استفاده قرار گرفته‌اند. آن‌ها علاقه خاصی به مقیاس نانومتر دارند، چون به طور گسترده مشخص است که اندازه بلورک های کوچک‌تر باعث افزایش عملکرد sensors می‌شود. علاوه بر این، این مواد بسیار جذاب هستند چرا که آن‌ها را می توان با مسیرهای سنتز شیمیایی - شیمیایی ارزان‌قیمت تولید کرد و به طور کلی غیرسمی، زمین فراوان و هزینه پایین هستند. این دست‌نوشته به طور گسترده پیشرفت‌های اخیر سنسورهای نانو اکسید فلز نیمه‌هادی اعم از گاز به سنسورهای رطوبت، از جمله سنسورهای فرابنفش و biosensors را مورد بررسی قرار می‌دهد. سنسورها براساس اکسید روی (ZnO)، دی‌اکسید تیتانیوم (TiO۲)، تنگستن اکسید (WO۳)، اکسید مس (CuO و Cu۲O)، اکسید قلع (sno و sno۲)، اکسید قلع (vo۲ و V۲O۵)، یا به عنوان نانو ذره یا لایه‌ها و یا لایه‌ها، توصیف می‌شوند. ویژگی‌های حسگری آن‌ها با اندازه، شکل، وجود نواقص و عناصر دوپینگ در میان دیگر پارامترهای مربوطه مرتبط است. روش‌های مختلف و روش‌های ساخت این مواد مورد بررسی قرار گرفته‌است. این بازبینی با روش‌های جدید برای عامل دار کردن و چشم اندازه‌ای آینده برای توسعه حسگر به پایان می‌رسد.

Metal oxide nanostructures for sensor applications

Human health, environmental protection and safety are just a few examples of humankinds current main concerns, that drive the scientific community to develop sensors able to monitor precisely and provide alerts of possible harm in real time. Over the years, semiconductor metal oxide-based materials have been extensively employed as sensors in several applications. They are of particular interest at the nanometer scale, since it is widely known that a smaller crystallite size enhances a sensors performance. Moreover, these materials are highly appealing as they can be produced by low-cost wet-chemical synthesis routes and are in general nontoxic, earth abundant and low cost. This manuscript extensively reviews the recent developments of nanostructured semiconductor metal oxide sensors ranging from gas to humidity sensors, including ultraviolet sensors and biosensors. Sensors based on zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO2), tungsten trioxide (WO3), copper oxide (CuO and Cu2O), tin oxide (SnO and SnO2) and vanadium oxide (VO2 and V2O5), either as nanoparticles or as continuous films or layers, are described. Their sensing properties are correlated to size, shape, presence of defects and doping elements, amongst other relevant parameters. Various techniques and methods of fabricating these materials are addressed. The review concludes with novel approaches for functionalization and future perspectives for sensor developments.