ইনডোর কার্বন মনোক্সাইড কার্বন ডাই অক্সাইড মিথেন ক্লোরিন এবং অন্যান্য মাল্টি-প্যারামিটার গ্যাস ডিটেক্টর অ্যালার্ম যন্ত্র

উচ্চ কর্মক্ষমতা, পোর্টেবল এবং ক্ষুদ্রাকৃতির গ্যাস সেন্সরগুলির উন্নয়ন পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ, নিরাপত্তা, চিকিৎসা ডায়াগনস্টিকস এবং কৃষি ক্ষেত্রে ক্রমবর্ধমান মনোযোগ অর্জন করছে।বিভিন্ন সনাক্তকরণ সরঞ্জামগুলির মধ্যে, উচ্চ স্থিতিশীলতা, কম খরচে এবং উচ্চ সংবেদনশীলতার কারণে ধাতু-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর (MOS) কেমো-প্রতিরোধী গ্যাস সেন্সরগুলি বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সবচেয়ে জনপ্রিয় পছন্দ।সেন্সরের কর্মক্ষমতা আরও উন্নত করার সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পন্থাগুলির মধ্যে একটি হল এমওএস ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলি থেকে ন্যানোসাইজড এমওএস-ভিত্তিক হেটারোজেকশনস (হেটেরো-ন্যানোস্ট্রাকচারড এমওএস) তৈরি করা।যাইহোক, একটি হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড এমওএস সেন্সরের সেন্সিং মেকানিজম একটি একক এমওএস গ্যাস সেন্সরের থেকে আলাদা, কারণ এটি বেশ জটিল।সেন্সর কর্মক্ষমতা বিভিন্ন পরামিতি দ্বারা প্রভাবিত হয়, যার মধ্যে সংবেদনশীল উপাদানের ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য (যেমন শস্যের আকার, ত্রুটির ঘনত্ব এবং উপাদানের অক্সিজেন খালি), অপারেটিং তাপমাত্রা এবং ডিভাইসের গঠন।এই পর্যালোচনাটি ভিন্ন ভিন্ন ন্যানোস্ট্রাকচার্ড এমওএস সেন্সরগুলির সেন্সিং প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ করে উচ্চ কার্যকারিতা গ্যাস সেন্সর ডিজাইন করার জন্য বেশ কয়েকটি ধারণা উপস্থাপন করে।উপরন্তু, ডিভাইসের জ্যামিতিক কাঠামোর প্রভাব, সংবেদনশীল উপাদান এবং কাজ ইলেক্ট্রোডের মধ্যে সম্পর্ক দ্বারা নির্ধারিত হয়, আলোচনা করা হয়।পদ্ধতিগতভাবে সেন্সর আচরণ অধ্যয়ন করার জন্য, এই নিবন্ধটি বিভিন্ন হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণের উপর ভিত্তি করে ডিভাইসের তিনটি সাধারণ জ্যামিতিক কাঠামোর উপলব্ধির সাধারণ পদ্ধতির পরিচয় ও আলোচনা করে।এই সংক্ষিপ্ত বিবরণটি ভবিষ্যতের পাঠকদের জন্য একটি গাইড হিসাবে কাজ করবে যারা গ্যাস সেন্সরগুলির সংবেদনশীল প্রক্রিয়াগুলি অধ্যয়ন করে এবং উচ্চ কার্যকারিতা গ্যাস সেন্সরগুলি বিকাশ করে।
বায়ু দূষণ একটি ক্রমবর্ধমান গুরুতর সমস্যা এবং একটি গুরুতর বৈশ্বিক পরিবেশগত সমস্যা যা মানুষ এবং জীবিত প্রাণীদের মঙ্গলকে হুমকির সম্মুখীন করে।গ্যাসীয় দূষণকারী শ্বাস-প্রশ্বাসের কারণে অনেক স্বাস্থ্য সমস্যা যেমন শ্বাসযন্ত্রের রোগ, ফুসফুসের ক্যান্সার, লিউকেমিয়া এমনকি অকাল মৃত্যুও হতে পারে।2012 থেকে 2016 পর্যন্ত, বায়ু দূষণের কারণে লক্ষ লক্ষ লোক মারা গেছে বলে রিপোর্ট করা হয়েছে, এবং প্রতি বছর, কোটি কোটি মানুষ খারাপ বায়ু মানের সংস্পর্শে এসেছে5।অতএব, পোর্টেবল এবং ক্ষুদ্রাকৃতির গ্যাস সেন্সরগুলি বিকাশ করা গুরুত্বপূর্ণ যা রিয়েল-টাইম প্রতিক্রিয়া এবং উচ্চ সনাক্তকরণ কর্মক্ষমতা প্রদান করতে পারে (যেমন, সংবেদনশীলতা, নির্বাচনীতা, স্থিতিশীলতা, এবং প্রতিক্রিয়া এবং পুনরুদ্ধারের সময়)।পরিবেশগত নিরীক্ষণ ছাড়াও, গ্যাস সেন্সরগুলি সুরক্ষা6,7,8, মেডিকেল ডায়াগনস্টিকস 9,10, অ্যাকুয়াকালচার 11 এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
আজ পর্যন্ত, বিভিন্ন সেন্সিং মেকানিজমের উপর ভিত্তি করে বেশ কিছু পোর্টেবল গ্যাস সেন্সর চালু করা হয়েছে, যেমন অপটিক্যাল13,14,15,16,17,18, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল19,20,21,22 এবং রাসায়নিক প্রতিরোধক সেন্সর 23,24৷তাদের মধ্যে, ধাতব-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর (MOS) রাসায়নিক প্রতিরোধক সেন্সরগুলি তাদের উচ্চ স্থিতিশীলতা এবং কম খরচের 25,26 এর কারণে বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সবচেয়ে জনপ্রিয়।MOS প্রতিরোধের পরিবর্তন সনাক্ত করে দূষক ঘনত্ব নির্ধারণ করা যেতে পারে।1960-এর দশকের গোড়ার দিকে, জেডএনও পাতলা ফিল্মগুলির উপর ভিত্তি করে প্রথম কেমো-প্রতিরোধী গ্যাস সেন্সরগুলি রিপোর্ট করা হয়েছিল, যা গ্যাস সনাক্তকরণের ক্ষেত্রে 27,28 তে ব্যাপক আগ্রহ তৈরি করেছিল।বর্তমানে, অনেকগুলি ভিন্ন এমওএস গ্যাস সংবেদনশীল উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়, এবং তাদের ভৌত বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে দুটি বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে: সংখ্যাগরিষ্ঠ চার্জ বাহক হিসাবে ইলেকট্রন সহ এন-টাইপ এমওএস এবং সংখ্যাগরিষ্ঠ চার্জ বাহক হিসাবে গর্ত সহ পি-টাইপ এমওএস।চার্জ বাহক.সাধারণভাবে, পি-টাইপ এমওএস এন-টাইপ এমওএসের তুলনায় কম জনপ্রিয় কারণ পি-টাইপ এমওএস (এসপি) এর প্রবর্তক প্রতিক্রিয়া এন-টাইপ এমওএস (\(S_p = \sqrt {) এর বর্গমূলের সমানুপাতিক। S_n}\ ) ) একই অনুমানে (উদাহরণস্বরূপ, একই আকারগত গঠন এবং বাতাসে ব্যান্ডগুলির বাঁকানোর একই পরিবর্তন) 29,30।যাইহোক, একক-বেস এমওএস সেন্সরগুলি এখনও সমস্যাগুলির সম্মুখীন হয় যেমন অপর্যাপ্ত সনাক্তকরণ সীমা, কম সংবেদনশীলতা এবং ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নির্বাচনযোগ্যতা।সেন্সরগুলির অ্যারে (যাকে "ইলেক্ট্রনিক নাক" বলা হয়) তৈরি করে এবং প্রশিক্ষণ ভেক্টর কোয়ান্টাইজেশন (এলভিকিউ), প্রধান উপাদান বিশ্লেষণ (পিসিএ), এবং আংশিক সর্বনিম্ন স্কোয়ার (পিএলএস) বিশ্লেষণের মতো গণনামূলক বিশ্লেষণ অ্যালগরিদমগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে নির্বাচনী সমস্যাগুলি কিছুটা সমাধান করা যেতে পারে। 32, 33, 34, 35. উপরন্তু, নিম্ন-মাত্রিক MOS32,36,37,38,39 (যেমন এক-মাত্রিক (1D), 0D এবং 2D ন্যানোম্যাটেরিয়ালস) উৎপাদনের পাশাপাশি অন্যান্য ন্যানোম্যাটেরিয়ালের ব্যবহার ( যেমন MOS40,41,42, নোবেল মেটাল ন্যানো পার্টিকেলস (NPs))43,44, কার্বন ন্যানোম্যাটেরিয়ালস45,46 এবং পরিবাহী পলিমার47,48) ন্যানোস্কেল হেটারোজাংশন তৈরি করতে (অর্থাৎ, হেটেরোনানোস্ট্রাকচারড এমওএস) উপরের সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য অন্যান্য পছন্দের পন্থা।প্রথাগত পুরু এমওএস ফিল্মের সাথে তুলনা করে, উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল সহ নিম্ন-মাত্রিক এমওএস গ্যাস শোষণের জন্য আরও সক্রিয় সাইট সরবরাহ করতে পারে এবং গ্যাসের বিস্তারকে সহজতর করতে পারে36,37,49।এছাড়াও, এমওএস-ভিত্তিক হেটেরোনানোস্ট্রাকচারের ডিজাইন হেটেরোইনটারফেসে ক্যারিয়ার পরিবহনকে আরও সুরক্ষিত করতে পারে, যার ফলে বিভিন্ন অপারেটিং ফাংশনের কারণে প্রতিরোধের বড় পরিবর্তন হয়50,51,52।এছাড়াও, কিছু রাসায়নিক প্রভাব (যেমন, অনুঘটক কার্যকলাপ এবং সিনারজিস্টিক সারফেস রিঅ্যাকশন) যেগুলি MOS হেটেরোনানোস্ট্রাকচারের ডিজাইনে ঘটে সেগুলিও সেন্সরের কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারে। সেন্সর কর্মক্ষমতা, আধুনিক কেমো-প্রতিরোধী সেন্সরগুলি সাধারণত ট্রায়াল এবং ত্রুটি ব্যবহার করে, যা সময়সাপেক্ষ এবং অদক্ষ।অতএব, এমওএস ভিত্তিক গ্যাস সেন্সরগুলির সেন্সিং প্রক্রিয়াটি বোঝা গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি উচ্চ কার্যকারিতা দিকনির্দেশক সেন্সরগুলির নকশাকে গাইড করতে পারে।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, MOS গ্যাস সেন্সরগুলি দ্রুত বিকশিত হয়েছে এবং MOS nanostructures55,56,57, রুম টেম্পারেচার গ্যাস সেন্সর 58,59, বিশেষ MOS সেন্সর উপকরণ 60,61,62 এবং বিশেষ গ্যাস সেন্সর 63-এর উপর কিছু রিপোর্ট প্রকাশিত হয়েছে।অন্যান্য পর্যালোচনার একটি পর্যালোচনা পেপার এমওএস-এর অভ্যন্তরীণ ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে গ্যাস সেন্সরগুলির সেন্সিং প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, যার মধ্যে অক্সিজেন শূন্যস্থান 64 , হেটেরোনানোস্ট্রাকচার 55, 65 এর ভূমিকা এবং হেটেরোইনটারফেস 66-এ চার্জ স্থানান্তর অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। , অন্যান্য অনেক পরামিতি সেন্সরের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে, যার মধ্যে হেটারোস্ট্রাকচার, শস্যের আকার, অপারেটিং তাপমাত্রা, ত্রুটির ঘনত্ব, অক্সিজেন শূন্যতা এবং এমনকি সংবেদনশীল উপাদানের খোলা ক্রিস্টাল প্লেন 25,67,68,69,70,71।72, 73. যাইহোক, ডিভাইসের (কদাচিৎ উল্লিখিত) জ্যামিতিক কাঠামো, সেন্সিং উপাদান এবং কার্যকারী ইলেক্ট্রোডের মধ্যে সম্পর্ক দ্বারা নির্ধারিত, সেন্সর 74,75,76 এর সংবেদনশীলতাকেও উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে (আরো বিশদ বিবরণের জন্য বিভাগ 3 দেখুন) .যেমন, কুমার ইত্যাদি।77 একই উপাদানের উপর ভিত্তি করে দুটি গ্যাস সেন্সর রিপোর্ট করেছে (যেমন, TiO2@NiO এবং NiO@TiO2 ভিত্তিক দ্বি-স্তর গ্যাস সেন্সর) এবং বিভিন্ন ডিভাইসের জ্যামিতির কারণে NH3 গ্যাস প্রতিরোধের বিভিন্ন পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করেছে।অতএব, একটি গ্যাস-সেন্সিং প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ করার সময়, ডিভাইসের গঠন বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ।এই পর্যালোচনাতে, লেখকরা বিভিন্ন ভিন্ন ভিন্ন ন্যানোস্ট্রাকচার এবং ডিভাইস কাঠামোর জন্য এমওএস-ভিত্তিক সনাক্তকরণ প্রক্রিয়াগুলিতে ফোকাস করেন।আমরা বিশ্বাস করি যে এই পর্যালোচনাটি পাঠকদের জন্য একটি নির্দেশিকা হিসাবে কাজ করতে পারে যারা গ্যাস সনাক্তকরণ প্রক্রিয়াগুলি বুঝতে এবং বিশ্লেষণ করতে ইচ্ছুক এবং ভবিষ্যতে উচ্চ কার্যকারিতা গ্যাস সেন্সরগুলির বিকাশে অবদান রাখতে পারে।
ডুমুর উপর.1a একটি একক MOS এর উপর ভিত্তি করে একটি গ্যাস সেন্সিং প্রক্রিয়ার মৌলিক মডেল দেখায়।তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে MOS পৃষ্ঠের অক্সিজেন (O2) অণুর শোষণ MOS থেকে ইলেকট্রনকে আকর্ষণ করবে এবং অ্যানিওনিক প্রজাতি গঠন করবে (যেমন O2- এবং O-)।তারপর, একটি এন-টাইপ এমওএসের জন্য একটি ইলেক্ট্রন হ্রাস স্তর (ইডিএল) বা একটি পি-টাইপ এমওএসের জন্য একটি গর্ত জমা স্তর (এইচএএল) তারপর এমওএস 15, 23, 78 এর পৃষ্ঠে গঠিত হয়। O2 এবং এর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া MOS পৃষ্ঠ MOS এর পরিবাহী ব্যান্ডকে উপরের দিকে বাঁকিয়ে একটি সম্ভাব্য বাধা তৈরি করে।পরবর্তীকালে, যখন সেন্সর টার্গেট গ্যাসের সংস্পর্শে আসে, তখন এমওএসের পৃষ্ঠে শোষিত গ্যাস আয়নিক অক্সিজেন প্রজাতির সাথে বিক্রিয়া করে, হয় ইলেক্ট্রনকে আকর্ষণ করে (অক্সিডাইজিং গ্যাস) বা ইলেকট্রন দান করে (গ্যাস হ্রাস করে)।লক্ষ্য গ্যাস এবং MOS এর মধ্যে ইলেকট্রন স্থানান্তর EDL বা HAL30,81 এর প্রস্থ সামঞ্জস্য করতে পারে যার ফলে MOS সেন্সরের সামগ্রিক প্রতিরোধের পরিবর্তন হয়।উদাহরণস্বরূপ, একটি হ্রাসকারী গ্যাসের জন্য, ইলেকট্রনগুলি হ্রাসকারী গ্যাস থেকে একটি এন-টাইপ এমওএস-এ স্থানান্তরিত হবে, যার ফলে একটি নিম্ন EDL এবং নিম্ন প্রতিরোধের, যাকে এন-টাইপ সেন্সর আচরণ হিসাবে উল্লেখ করা হয়।বিপরীতে, যখন একটি পি-টাইপ এমওএস একটি হ্রাসকারী গ্যাসের সংস্পর্শে আসে যা পি-টাইপ সংবেদনশীলতা আচরণ নির্ধারণ করে, তখন ইলেক্ট্রন দানের কারণে এইচএএল সঙ্কুচিত হয় এবং প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়।অক্সিডাইজিং গ্যাসের জন্য, গ্যাস কমানোর জন্য সেন্সরের প্রতিক্রিয়া তার বিপরীত।
এন-টাইপ এবং পি-টাইপ এমওএস-এর জন্য প্রাথমিক সনাক্তকরণ প্রক্রিয়া b গ্যাসগুলি হ্রাস এবং অক্সিডাইজ করার জন্য অর্ধপরিবাহী গ্যাস সেন্সরগুলির সাথে জড়িত মূল কারণ এবং ভৌত-রাসায়নিক বা উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি 89
মৌলিক সনাক্তকরণ প্রক্রিয়া ছাড়াও, ব্যবহারিক গ্যাস সেন্সরগুলিতে ব্যবহৃত গ্যাস সনাক্তকরণ প্রক্রিয়াগুলি বেশ জটিল।উদাহরণস্বরূপ, একটি গ্যাস সেন্সরের প্রকৃত ব্যবহার ব্যবহারকারীর চাহিদার উপর নির্ভর করে অনেক প্রয়োজনীয়তা (যেমন সংবেদনশীলতা, নির্বাচনীতা এবং স্থিতিশীলতা) পূরণ করতে হবে।এই প্রয়োজনীয়তাগুলি সংবেদনশীল উপাদানের শারীরিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত।উদাহরণস্বরূপ, Xu et al.71 প্রমাণ করেছে যে SnO2 ভিত্তিক সেন্সরগুলি সর্বোচ্চ সংবেদনশীলতা অর্জন করে যখন স্ফটিক ব্যাস (d) SnO271 এর Debye দৈর্ঘ্য (λD) এর দ্বিগুণের সমান বা কম হয়।যখন d ≤ 2λD হয়, তখন O2 অণুর শোষণের পরে SnO2 সম্পূর্ণরূপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং হ্রাসকারী গ্যাসে সেন্সরের প্রতিক্রিয়া সর্বাধিক হয়।এছাড়াও, অন্যান্য বিভিন্ন পরামিতি সেন্সর কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে, যার মধ্যে অপারেটিং তাপমাত্রা, স্ফটিক ত্রুটি এবং এমনকি সেন্সিং উপাদানের উন্মুক্ত স্ফটিক প্লেনগুলিও অন্তর্ভুক্ত।বিশেষ করে, অপারেটিং তাপমাত্রার প্রভাব লক্ষ্য গ্যাসের শোষণ এবং শোষণের হারের মধ্যে সম্ভাব্য প্রতিযোগিতার পাশাপাশি শোষণ করা গ্যাসের অণু এবং অক্সিজেন কণা 4,82 এর মধ্যে পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়া দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে।স্ফটিক ত্রুটির প্রভাব দৃঢ়ভাবে অক্সিজেন শূন্যস্থানের বিষয়বস্তুর সাথে সম্পর্কিত [83, 84]।সেন্সরের অপারেশন ওপেন ক্রিস্টাল ফেস67,85,86,87 এর বিভিন্ন প্রতিক্রিয়া দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে।কম ঘনত্ব সহ খোলা স্ফটিক প্লেনগুলি উচ্চ শক্তির সাথে আরও অসংলগ্ন ধাতব ক্যাটেশন প্রকাশ করে, যা পৃষ্ঠের শোষণ এবং প্রতিক্রিয়াশীলতাকে উন্নীত করে।সারণী 1 বেশ কয়েকটি মূল কারণ এবং তাদের সম্পর্কিত উন্নত উপলব্ধিমূলক প্রক্রিয়া তালিকাভুক্ত করে।অতএব, এই উপাদানগুলির পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করে, সনাক্তকরণের কার্যকারিতা উন্নত করা যেতে পারে এবং সেন্সর কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে এমন মূল কারণগুলি নির্ধারণ করা গুরুত্বপূর্ণ।
Yamazoe89 এবং Shimanoe et al.68,71 সেন্সর উপলব্ধির তাত্ত্বিক প্রক্রিয়ার উপর অনেকগুলি গবেষণা করেছেন এবং সেন্সরের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে এমন তিনটি স্বাধীন মূল কারণের প্রস্তাব করেছেন, বিশেষত রিসেপ্টর ফাংশন, ট্রান্সডুসার ফাংশন এবং ইউটিলিটি (চিত্র 1b)।.রিসেপ্টর ফাংশন গ্যাস অণুর সাথে যোগাযোগ করার জন্য এমওএস পৃষ্ঠের ক্ষমতা বোঝায়।এই ফাংশনটি এমওএস-এর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত এবং বিদেশী গ্রহণকারীদের (উদাহরণস্বরূপ, মেটাল এনপি এবং অন্যান্য এমওএস) প্রবর্তন করে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করা যেতে পারে।ট্রান্সডুসার ফাংশনটি গ্যাস এবং এমওএস পৃষ্ঠের মধ্যে প্রতিক্রিয়াকে এমওএস-এর শস্য সীমানা দ্বারা প্রভাবিত একটি বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করার ক্ষমতাকে বোঝায়।এইভাবে, সংবেদনশীল ফাংশন উল্লেখযোগ্যভাবে MOC কণার আকার এবং বিদেশী রিসেপ্টরগুলির ঘনত্ব দ্বারা প্রভাবিত হয়।Katoch et al.90 রিপোর্ট করেছে যে ZnO-SnO2 ন্যানোফাইব্রিলগুলির শস্যের আকার হ্রাসের ফলে ট্রান্সডুসার কার্যকারিতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ অসংখ্য হেটারোজাংশন এবং সেন্সরের সংবেদনশীলতা বৃদ্ধি পেয়েছে।Wang et al.91 Zn2GeO4 এর বিভিন্ন আকারের শস্যের তুলনা করেছেন এবং শস্যের সীমানা প্রবর্তনের পরে সেন্সরের সংবেদনশীলতায় 6.5-গুণ বৃদ্ধি প্রদর্শন করেছেন।ইউটিলিটি হল আরেকটি মূল সেন্সর পারফরম্যান্স ফ্যাক্টর যা অভ্যন্তরীণ MOS কাঠামোতে গ্যাসের প্রাপ্যতা বর্ণনা করে।যদি গ্যাসের অণুগুলি অভ্যন্তরীণ এমওএসের সাথে প্রবেশ এবং প্রতিক্রিয়া করতে না পারে তবে সেন্সরের সংবেদনশীলতা হ্রাস পাবে।উপযোগিতা একটি নির্দিষ্ট গ্যাসের বিস্তারের গভীরতার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, যা সেন্সিং উপাদানের ছিদ্রের আকারের উপর নির্ভর করে।সাকাই এট আল।92 ফ্লু গ্যাসের প্রতি সেন্সরের সংবেদনশীলতার মডেল তৈরি করেছে এবং দেখেছে যে গ্যাসের আণবিক ওজন এবং সেন্সর ঝিল্লির ছিদ্র ব্যাসার্ধ উভয়ই সেন্সর ঝিল্লির বিভিন্ন গ্যাস বিস্তারের গভীরতায় সেন্সরের সংবেদনশীলতাকে প্রভাবিত করে।উপরের আলোচনাটি দেখায় যে উচ্চ কার্যকারিতা গ্যাস সেন্সরগুলি রিসেপ্টর ফাংশন, ট্রান্সডুসার ফাংশন এবং ইউটিলিটি ভারসাম্য এবং অপ্টিমাইজ করে তৈরি করা যেতে পারে।
উপরের কাজটি একটি একক MOS-এর মৌলিক উপলব্ধি প্রক্রিয়াকে স্পষ্ট করে এবং একটি MOS-এর কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে এমন কয়েকটি বিষয় নিয়ে আলোচনা করে।এই কারণগুলি ছাড়াও, হেটেরোস্ট্রাকচারের উপর ভিত্তি করে গ্যাস সেন্সরগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে সেন্সর এবং রিসেপ্টর ফাংশনগুলিকে উন্নত করে সেন্সরের কার্যকারিতা আরও উন্নত করতে পারে।উপরন্তু, heteronanostructures অনুঘটক প্রতিক্রিয়া বৃদ্ধি, চার্জ স্থানান্তর নিয়ন্ত্রণ, এবং আরো শোষণ সাইট তৈরি করে সেন্সর কর্মক্ষমতা আরও উন্নত করতে পারে।আজ অবধি, এমওএস হেটেরোনানোস্ট্রাকচারের উপর ভিত্তি করে অনেক গ্যাস সেন্সর বর্ধিত সেন্সিং 95,96,97 এর প্রক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করার জন্য অধ্যয়ন করা হয়েছে।মিলার এট আল।55 সারফেস-নির্ভর, ইন্টারফেস-নির্ভর এবং কাঠামো-নির্ভর সহ হেটেরোনানোস্ট্রাকচারগুলির সংবেদনশীলতা উন্নত করার সম্ভাবনা রয়েছে এমন বেশ কয়েকটি প্রক্রিয়াকে সংক্ষিপ্ত করেছে।তাদের মধ্যে, ইন্টারফেস-নির্ভর পরিবর্ধন প্রক্রিয়াটি একটি তত্ত্বে সমস্ত ইন্টারফেস মিথস্ক্রিয়াকে কভার করার জন্য খুব জটিল, যেহেতু হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন সেন্সর (উদাহরণস্বরূপ, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, ইত্যাদি) ব্যবহার করা যেতে পারে। .Schottky গিঁট)।সাধারণত, এমওএস-ভিত্তিক হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড সেন্সরগুলিতে সর্বদা দুই বা ততোধিক উন্নত সেন্সর প্রক্রিয়া 98,99,100 অন্তর্ভুক্ত থাকে।এই পরিবর্ধন প্রক্রিয়াগুলির সমন্বয়মূলক প্রভাব সেন্সর সংকেতগুলির অভ্যর্থনা এবং প্রক্রিয়াকরণকে উন্নত করতে পারে।এইভাবে, ভিন্নধর্মী ন্যানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণের উপর ভিত্তি করে সেন্সরগুলির উপলব্ধি করার প্রক্রিয়াটি বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যাতে গবেষকদের তাদের প্রয়োজন অনুসারে বটম-আপ গ্যাস সেন্সর বিকাশে সহায়তা করা যায়।উপরন্তু, ডিভাইসের জ্যামিতিক কাঠামোও সেন্সর 74, 75, 76-এর সংবেদনশীলতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে। সেন্সরের আচরণকে পদ্ধতিগতভাবে বিশ্লেষণ করার জন্য, বিভিন্ন হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণের উপর ভিত্তি করে তিনটি ডিভাইসের কাঠামোর সেন্সিং মেকানিজম উপস্থাপন করা হবে। এবং নীচে আলোচনা করা হয়েছে।
এমওএস ভিত্তিক গ্যাস সেন্সরগুলির দ্রুত বিকাশের সাথে, বিভিন্ন হেটারো-ন্যানোস্ট্রাকচার্ড এমওএস প্রস্তাব করা হয়েছে।হেটেরোইন্টারফেসে চার্জ স্থানান্তর উপাদানগুলির বিভিন্ন ফার্মি স্তরের (Ef) উপর নির্ভর করে।হেটেরোইন্টারফেসে, ইলেক্ট্রনগুলি একটি বৃহত্তর Ef সহ অন্য দিকে একটি ছোট Ef দিয়ে সরে যায় যতক্ষণ না তাদের ফার্মি স্তরগুলি ভারসাম্যে পৌঁছায়, এবং ছিদ্র, বিপরীতে।তারপর heterointerface এ বাহক ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং একটি ক্ষয়প্রাপ্ত স্তর গঠন করে।একবার সেন্সর টার্গেট গ্যাসের সংস্পর্শে এলে, হেটেরোনানোস্ট্রাকচারড এমওএস ক্যারিয়ারের ঘনত্ব পরিবর্তন হয়, যেমন বাধার উচ্চতা পরিবর্তন করে, যার ফলে সনাক্তকরণ সংকেত বৃদ্ধি পায়।এছাড়াও, হেটেরোনানোস্ট্রাকচার তৈরির বিভিন্ন পদ্ধতি উপাদান এবং ইলেক্ট্রোডের মধ্যে বিভিন্ন সম্পর্ক তৈরি করে, যা বিভিন্ন ডিভাইসের জ্যামিতি এবং বিভিন্ন সেন্সিং প্রক্রিয়ার দিকে পরিচালিত করে।এই পর্যালোচনাতে, আমরা তিনটি জ্যামিতিক ডিভাইস কাঠামোর প্রস্তাব করি এবং প্রতিটি কাঠামোর জন্য সেন্সিং প্রক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করি।
যদিও গ্যাস শনাক্তকরণ কার্যক্ষমতার ক্ষেত্রে হেটারোজাংশনগুলি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, পুরো সেন্সরের ডিভাইস জ্যামিতিও সনাক্তকরণ আচরণকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে, যেহেতু সেন্সর পরিবাহী চ্যানেলের অবস্থানটি ডিভাইসের জ্যামিতির উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল।হেটারোজংশন এমওএস ডিভাইসের তিনটি সাধারণ জ্যামিতি এখানে আলোচনা করা হয়েছে, যেমন চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে। প্রথম প্রকারে, দুটি এমওএস সংযোগ দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে এলোমেলোভাবে বিতরণ করা হয় এবং পরিবাহী চ্যানেলের অবস্থান প্রধান এমওএস দ্বারা নির্ধারিত হয়, দ্বিতীয়টি হল বিভিন্ন এমওএস থেকে ভিন্ন ভিন্ন ন্যানোস্ট্রাকচারের গঠন, যখন শুধুমাত্র একটি এমওএস ইলেক্ট্রোডের সাথে সংযুক্ত থাকে।ইলেক্ট্রোড সংযুক্ত থাকে, তারপর পরিবাহী চ্যানেলটি সাধারণত এমওএসের ভিতরে থাকে এবং সরাসরি ইলেক্ট্রোডের সাথে সংযুক্ত থাকে।তৃতীয় প্রকারে, দুটি উপাদান দুটি ইলেক্ট্রোডের সাথে আলাদাভাবে সংযুক্ত থাকে, যা দুটি উপাদানের মধ্যে গঠিত একটি হেটেরোজেকশনের মাধ্যমে ডিভাইসটিকে গাইড করে।
যৌগগুলির মধ্যে একটি হাইফেন (যেমন "SnO2-NiO") নির্দেশ করে যে দুটি উপাদান কেবল মিশ্রিত (টাইপ I)।দুটি সংযোগের মধ্যে একটি "@" চিহ্ন (যেমন "SnO2@NiO") নির্দেশ করে যে স্ক্যাফোল্ড উপাদান (NiO) একটি প্রকার II সেন্সর কাঠামোর জন্য SnO2 দিয়ে সজ্জিত।একটি স্ল্যাশ (যেমন "NiO/SnO2") একটি প্রকার III সেন্সর ডিজাইন নির্দেশ করে।
এমওএস কম্পোজিটের উপর ভিত্তি করে গ্যাস সেন্সরগুলির জন্য, দুটি এমওএস উপাদান ইলেক্ট্রোডের মধ্যে এলোমেলোভাবে বিতরণ করা হয়।সল-জেল, কপিসিপিটেশন, হাইড্রোথার্মাল, ইলেক্ট্রোস্পিনিং, এবং যান্ত্রিক মিশ্রণ পদ্ধতি98,102,103,104 সহ এমওএস কম্পোজিট প্রস্তুত করার জন্য অসংখ্য বানোয়াট পদ্ধতি তৈরি করা হয়েছে।সম্প্রতি, মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (MOFs), ধাতব কেন্দ্র এবং জৈব লিঙ্কারগুলির সমন্বয়ে গঠিত ছিদ্রযুক্ত স্ফটিক কাঠামোযুক্ত উপকরণগুলির একটি শ্রেণী, ছিদ্রযুক্ত এমওএস কম্পোজিটগুলি 105,106,107,108 তৈরির জন্য টেমপ্লেট হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছে৷এটি লক্ষণীয় যে MOS কম্পোজিটের শতাংশ একই হলেও, বিভিন্ন উত্পাদন প্রক্রিয়া ব্যবহার করার সময় সংবেদনশীলতার বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে৷ 109,110 উদাহরণস্বরূপ, Gao et al.109 একই সাথে MoO3±SnO2 কম্পোজিটের উপর ভিত্তি করে দুটি সেন্সর তৈরি করেছে৷ (Mo:Sn = 1:1.9) এবং দেখা গেছে যে বিভিন্ন বানোয়াট পদ্ধতি বিভিন্ন সংবেদনশীলতার দিকে পরিচালিত করে।শাপোশনিক এট আল।110 রিপোর্ট করেছে যে বায়বীয় H2 এর সহ-অবক্ষয়যুক্ত SnO2-TiO2 এর প্রতিক্রিয়া যান্ত্রিকভাবে মিশ্রিত পদার্থের থেকে ভিন্ন, এমনকি একই Sn/Ti অনুপাতেও।এই পার্থক্যটি দেখা দেয় কারণ এমওপি এবং এমওপি স্ফটিক আকারের মধ্যে সম্পর্ক বিভিন্ন সংশ্লেষণ পদ্ধতির সাথে পরিবর্তিত হয় 109,110।দানার ঘনত্ব এবং সেমিকন্ডাক্টর প্রকারের ক্ষেত্রে যখন শস্যের আকার এবং আকৃতি সামঞ্জস্যপূর্ণ হয়, তখন যোগাযোগের জ্যামিতি পরিবর্তন না হলে প্রতিক্রিয়া একই থাকা উচিত 110।Staerz et al.111 রিপোর্ট করেছে যে SnO2-Cr2O3 কোর-শিথ (CSN) ন্যানোফাইবার এবং গ্রাউন্ড SnO2-Cr2O3 CSNগুলির সনাক্তকরণের বৈশিষ্ট্যগুলি প্রায় অভিন্ন, যা পরামর্শ দেয় যে ন্যানোফাইবার আকারবিদ্যা কোনও সুবিধা দেয় না।
বিভিন্ন বানোয়াট পদ্ধতি ছাড়াও, দুটি ভিন্ন MOSFET-এর সেমিকন্ডাক্টর প্রকারগুলিও সেন্সরের সংবেদনশীলতাকে প্রভাবিত করে।দুটি এমওএসএফইটি একই ধরণের সেমিকন্ডাক্টর (এনএন বা পিপি জংশন) বা বিভিন্ন ধরণের (পিএন জংশন) এর উপর নির্ভর করে এটিকে আরও দুটি বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে।যখন গ্যাস সেন্সরগুলি একই ধরণের এমওএস কম্পোজিটের উপর ভিত্তি করে, দুটি এমওএসের মোলার অনুপাত পরিবর্তন করে, সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্য অপরিবর্তিত থাকে এবং সেন্সর সংবেদনশীলতা nn- বা pp-হেটারোজংশনের সংখ্যার উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়।যখন একটি উপাদান কম্পোজিটে প্রাধান্য পায় (যেমন 0.9 ZnO-0.1 SnO2 বা 0.1 ZnO-0.9 SnO2), তখন পরিবাহী চ্যানেলটি প্রভাবশালী MOS দ্বারা নির্ধারিত হয়, যাকে বলা হয় হোমোজেকশন কন্ডাকশন চ্যানেল 92।যখন দুটি উপাদানের অনুপাত তুলনীয় হয়, তখন ধারণা করা হয় যে পরিবাহী চ্যানেলটি হেটারোজাংশন 98,102 দ্বারা প্রভাবিত।ইয়ামাজো এট আল।112,113 রিপোর্ট করেছে যে দুটি উপাদানের হেটেরোকন্ট্যাক্ট অঞ্চল সেন্সরের সংবেদনশীলতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে কারণ উপাদানগুলির বিভিন্ন অপারেটিং ফাংশনের কারণে গঠিত হেটেরোজংশন বাধা কার্যকরভাবে ইলেকট্রনের সংস্পর্শে আসা সেন্সরের প্রবাহ গতিশীলতা নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।বিভিন্ন পরিবেষ্টিত গ্যাস 112,113।ডুমুর উপর.চিত্র 3a দেখায় যে বিভিন্ন ZnO বিষয়বস্তু (0 থেকে 10 mol % Zn পর্যন্ত) সহ SnO2-ZnO ফাইব্রাস শ্রেণীবদ্ধ কাঠামোর উপর ভিত্তি করে সেন্সরগুলি বেছে বেছে ইথানল সনাক্ত করতে পারে।তাদের মধ্যে, SnO2-ZnO ফাইবার (7 mol.% Zn) ভিত্তিক একটি সেন্সর সর্বাধিক সংবেদনশীলতা দেখায় কারণ বিপুল সংখ্যক হেটারোজাংশন গঠন এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পেয়েছে, যা রূপান্তরকারীর কার্যকারিতা বৃদ্ধি করেছে এবং উন্নত হয়েছে। সংবেদনশীলতা 90 যাইহোক, ZnO বিষয়বস্তু 10 mol.%-এ আরও বৃদ্ধির সাথে, মাইক্রোস্ট্রাকচার SnO2-ZnO কম্পোজিট পৃষ্ঠের সক্রিয়করণ এলাকাগুলিকে মোড়ানো এবং সেন্সরের সংবেদনশীলতা কমাতে পারে।একটি অনুরূপ প্রবণতা বিভিন্ন Fe/Ni অনুপাত (চিত্র 3b)114 সহ NiO-NiFe2O4 pp heterojunction কম্পোজিটের উপর ভিত্তি করে সেন্সরগুলির জন্যও পরিলক্ষিত হয়।
SnO2-ZnO ফাইবারগুলির SEM চিত্র (7 mol.% Zn) এবং 260 °C তাপমাত্রায় 100 পিপিএম ঘনত্ব সহ বিভিন্ন গ্যাসের সেন্সর প্রতিক্রিয়া;54b বিশুদ্ধ NiO এবং NiO-NiFe2O4 কম্পোজিটের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন গ্যাসের 50 পিপিএম, 260 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সেন্সরগুলির প্রতিক্রিয়া;114 (c) xSnO2-(1-x)Co3O4 কম্পোজিশনে নোডের সংখ্যার পরিকল্পিত চিত্র এবং xSnO2-(1-x)Co3O4 কম্পোজিশন প্রতি 10 পিপিএম CO, অ্যাসিটোন, C6H6 এবং SO2 এর সংশ্লিষ্ট প্রতিরোধ ও সংবেদনশীলতা প্রতিক্রিয়া Sn/Co 98 এর মোলার অনুপাত পরিবর্তন করে 350 °C এ গ্যাস
Pn-MOS কম্পোজিটগুলি MOS115 এর পারমাণবিক অনুপাতের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন সংবেদনশীলতা আচরণ দেখায়।সাধারণভাবে, MOS কম্পোজিটগুলির সংবেদনশীল আচরণ অত্যন্ত নির্ভরশীল যার উপর MOS সেন্সরের প্রাথমিক পরিবাহী চ্যানেল হিসাবে কাজ করে।অতএব, কম্পোজিটগুলির শতাংশ রচনা এবং ন্যানোস্ট্রাকচার বৈশিষ্ট্যযুক্ত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।Kim et al.98 xSnO2 ± (1-x)Co3O4 যৌগিক ন্যানোফাইবারগুলির একটি সিরিজ ইলেক্ট্রোস্পিনিং এবং তাদের সেন্সর বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করে সংশ্লেষ করে এই উপসংহারটি নিশ্চিত করেছেন।তারা দেখেছে যে SnO2-Co3O4 যৌগিক সেন্সরের আচরণ SnO2 (চিত্র 3c)98 শতাংশ হ্রাস করে n-টাইপ থেকে p-টাইপে পরিবর্তিত হয়েছে।উপরন্তু, heterojunction-প্রধান সেন্সর (0.5 SnO2-0.5 Co3O4 এর উপর ভিত্তি করে) হোমোজেকশন-প্রধান সেন্সর (যেমন, উচ্চ SnO2 বা Co3O4 সেন্সর) তুলনায় C6H6-এর জন্য সর্বোচ্চ সংক্রমণ হার দেখিয়েছে।0.5 SnO2-0.5 Co3O4 ভিত্তিক সেন্সরের সহজাত উচ্চ প্রতিরোধ এবং সামগ্রিক সেন্সর প্রতিরোধের পরিবর্তন করার বৃহত্তর ক্ষমতা C6H6 এর সর্বোচ্চ সংবেদনশীলতায় অবদান রাখে।উপরন্তু, SnO2-Co3O4 heterointerfaces থেকে উদ্ভূত জালির অমিল ত্রুটিগুলি গ্যাস অণুর জন্য পছন্দের শোষণ সাইট তৈরি করতে পারে, যার ফলে সেন্সর প্রতিক্রিয়া 109,116 বৃদ্ধি পায়।
সেমিকন্ডাক্টর-টাইপ এমওএস ছাড়াও, এমওএস কম্পোজিটের স্পর্শ আচরণও এমওএস-117-এর রসায়ন ব্যবহার করে কাস্টমাইজ করা যেতে পারে।Huo et al.117 Co3O4-SnO2 কম্পোজিট প্রস্তুত করার জন্য একটি সহজ সোক-বেক পদ্ধতি ব্যবহার করেছে এবং দেখেছে যে 10% এর Co/Sn মোলার অনুপাত এ, সেন্সরটি H2-এর প্রতি একটি পি-টাইপ সনাক্তকরণ প্রতিক্রিয়া এবং এন-টাইপ সংবেদনশীলতা প্রদর্শন করেছে। H2.প্রতিক্রিয়াCO, H2S এবং NH3 গ্যাসের সেন্সর প্রতিক্রিয়া চিত্র 4a117 এ দেখানো হয়েছে।কম Co/Sn অনুপাতে, SnO2±SnO2 ন্যানোগ্রেইনের সীমানায় অনেক সমজাতীয়তা তৈরি হয় এবং H2 (Figs. 4b,c)115-এ n-টাইপ সেন্সর প্রতিক্রিয়া প্রদর্শন করে।Co/Sn অনুপাত 10 mol পর্যন্ত বৃদ্ধির সাথে।%, SnO2-SnO2 homojunctions এর পরিবর্তে, অনেক Co3O4-SnO2 হেটারোজাংশন একই সাথে গঠিত হয়েছিল (চিত্র 4d)।যেহেতু Co3O4 H2 এর সাপেক্ষে নিষ্ক্রিয়, এবং SnO2 H2 এর সাথে জোরালোভাবে বিক্রিয়া করে, তাই আয়নিক অক্সিজেন প্রজাতির সাথে H2 এর প্রতিক্রিয়া প্রধানত SnO2117 এর পৃষ্ঠে ঘটে।অতএব, ইলেকট্রন SnO2 এ চলে যায় এবং Ef SnO2 পরিবাহী ব্যান্ডে চলে যায়, যখন Ef Co3O4 অপরিবর্তিত থাকে।ফলস্বরূপ, সেন্সরের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়, এটি নির্দেশ করে যে উচ্চ Co/Sn অনুপাত সহ উপকরণগুলি p-টাইপ সেন্সিং আচরণ প্রদর্শন করে (চিত্র 4e)।বিপরীতে, CO, H2S এবং NH3 গ্যাসগুলি SnO2 এবং Co3O4 পৃষ্ঠের আয়নিক অক্সিজেন প্রজাতির সাথে বিক্রিয়া করে এবং ইলেকট্রনগুলি গ্যাস থেকে সেন্সরে চলে যায়, যার ফলে বাধার উচ্চতা এবং এন-টাইপ সংবেদনশীলতা হ্রাস পায় (চিত্র 4f)।.এই ভিন্ন সেন্সর আচরণ বিভিন্ন গ্যাসের সাথে Co3O4 এর বিভিন্ন প্রতিক্রিয়াশীলতার কারণে, যা Yin et al দ্বারা আরও নিশ্চিত করা হয়েছিল।118।একইভাবে, Katoch et al.119 প্রমাণ করেছে যে SnO2-ZnO কম্পোজিটগুলির ভাল নির্বাচনযোগ্যতা এবং H2 এর প্রতি উচ্চ সংবেদনশীলতা রয়েছে৷এই আচরণটি ঘটে কারণ H-এর s-অরবিটাল এবং O-এর p-অরবিটালের মধ্যে শক্তিশালী সংকরকরণের কারণে H পরমাণুগুলি ZnO-এর O অবস্থানে সহজেই শোষিত হতে পারে, যা ZnO120,121-এর ধাতবকরণের দিকে পরিচালিত করে।
H2, CO, NH3 এবং H2S, b, c Co3O4/SnO2 কম্পোজিট সেন্সিং মেকানিজম ডায়াগ্রাম কম % মি এ H2 এর জন্য সাধারণ হ্রাসকারী গ্যাসগুলির জন্য একটি Co/Sn-10% গতিশীল প্রতিরোধের বক্ররেখা।Co/Sn, df Co3O4 একটি উচ্চ Co/Sn/SnO2 কম্পোজিট সহ H2 এবং CO, H2S এবং NH3 এর প্রক্রিয়া সনাক্তকরণ
অতএব, আমরা উপযুক্ত বানোয়াট পদ্ধতি বেছে নিয়ে, কম্পোজিটগুলির শস্যের আকার হ্রাস করে এবং এমওএস কম্পোজিটগুলির মোলার অনুপাতকে অপ্টিমাইজ করে I-টাইপ সেন্সরের সংবেদনশীলতা উন্নত করতে পারি।এছাড়াও, সংবেদনশীল উপাদানের রসায়নের গভীর উপলব্ধি সেন্সরের নির্বাচনীতাকে আরও বাড়িয়ে তুলতে পারে।
টাইপ II সেন্সর স্ট্রাকচার হল আরেকটি জনপ্রিয় সেন্সর স্ট্রাকচার যা একটি "মাস্টার" ন্যানোমেটেরিয়াল এবং একটি দ্বিতীয় বা এমনকি তৃতীয় ন্যানোমেটেরিয়াল সহ বিভিন্ন ভিন্ন ভিন্ন ন্যানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণ ব্যবহার করতে পারে।উদাহরণস্বরূপ, ন্যানো পার্টিকেল, কোর-শেল (CS) এবং মাল্টিলেয়ার হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণ দিয়ে সজ্জিত এক-মাত্রিক বা দ্বি-মাত্রিক উপকরণ সাধারণত টাইপ II সেন্সর কাঠামোতে ব্যবহৃত হয় এবং নীচে বিস্তারিতভাবে আলোচনা করা হবে।
প্রথম heteronanostructure উপাদানের জন্য (সজ্জিত heteronanostructure), যেমন চিত্র 2b(1) এ দেখানো হয়েছে, সেন্সরের পরিবাহী চ্যানেলগুলি একটি বেস উপাদান দ্বারা সংযুক্ত থাকে।হেটারোজাংশন গঠনের কারণে, পরিবর্তিত ন্যানো পার্টিকেলগুলি গ্যাস শোষণ বা শোষণের জন্য আরও প্রতিক্রিয়াশীল সাইট সরবরাহ করতে পারে এবং সেন্সিং কর্মক্ষমতা উন্নত করতে অনুঘটক হিসাবে কাজ করতে পারে109,122,123,124।Yuan et al.41 উল্লেখ করেছেন যে CeO2 ন্যানোডট দিয়ে WO3 ন্যানোয়ার সাজানোর ফলে CeO2@WO3 heterointerface এবং CeO2 পৃষ্ঠে আরও শোষণের জায়গা পাওয়া যায় এবং অ্যাসিটোনের সাথে প্রতিক্রিয়ার জন্য আরও কেমিজর্বড অক্সিজেন প্রজাতি তৈরি করা যায়।গুনাওয়ান এট আল।125. এক-মাত্রিক Au@α-Fe2O3-এর উপর ভিত্তি করে একটি অতি-উচ্চ সংবেদনশীলতা অ্যাসিটোন সেন্সর প্রস্তাব করা হয়েছে এবং এটি লক্ষ্য করা গেছে যে সেন্সরের সংবেদনশীলতা অক্সিজেন উত্স হিসাবে O2 অণুগুলির সক্রিয়করণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।Au NPs-এর উপস্থিতি অ্যাসিটোনের অক্সিডেশনের জন্য অক্সিজেন অণুর বিভাজন জালি অক্সিজেনে অনুঘটক হিসাবে কাজ করতে পারে।চোই এট আল দ্বারা অনুরূপ ফলাফল প্রাপ্ত হয়েছিল।9 যেখানে একটি Pt অনুঘটক ব্যবহার করা হয়েছিল শোষিত অক্সিজেন অণুগুলিকে আয়নিত অক্সিজেন প্রজাতিতে বিচ্ছিন্ন করতে এবং অ্যাসিটোনের সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়া বাড়াতে।2017 সালে, একই গবেষণা দল দেখিয়েছিল যে বাইমেটালিক ন্যানো পার্টিকেলগুলি একক মহৎ ধাতব ন্যানো পার্টিকেলগুলির তুলনায় অনুঘটকের ক্ষেত্রে অনেক বেশি দক্ষ, যেমন চিত্র 5126-এ দেখানো হয়েছে। গড় আকার 3 এনএম এর কম।তারপর, ইলেক্ট্রোস্পিনিং পদ্ধতি ব্যবহার করে, অ্যাসিটোন বা H2S (চিত্র 5b–g) এর প্রতি সংবেদনশীলতা এবং নির্বাচনীতা বাড়ানোর জন্য PtM@WO3 ন্যানোফাইবার প্রাপ্ত করা হয়েছিল।সম্প্রতি, একক পরমাণু অনুঘটক (SACs) অনুঘটক এবং গ্যাস বিশ্লেষণের ক্ষেত্রে চমৎকার অনুঘটক কর্মক্ষমতা দেখিয়েছে কারণ পরমাণু এবং টিউন করা বৈদ্যুতিন কাঠামোর ব্যবহার সর্বোচ্চ দক্ষতার কারণে 127,128।শিন এট আল।129 গ্যাস সনাক্তকরণের জন্য Pt@MCN@SnO2 ইনলাইন ফাইবার প্রস্তুত করতে রাসায়নিক উত্স হিসাবে Pt-SA অ্যাঙ্করড কার্বন নাইট্রাইড (MCN), SnCl2 এবং PVP ন্যানোশিট ব্যবহার করেছে।Pt@MCN-এর খুব কম বিষয়বস্তু থাকা সত্ত্বেও (0.13 wt.% থেকে 0.68 wt.%), বায়বীয় ফর্মালডিহাইড Pt@MCN@SnO2 এর সনাক্তকরণ কার্যকারিতা অন্যান্য রেফারেন্স নমুনার (বিশুদ্ধ SnO2, MCN@SnO2 এবং Pt NPs@) থেকে উচ্চতর SnO2)।.এই চমৎকার সনাক্তকরণ কর্মক্ষমতা Pt SA অনুঘটকের সর্বাধিক পারমাণবিক দক্ষতা এবং SnO2129 সক্রিয় সাইটগুলির সর্বনিম্ন কভারেজের জন্য দায়ী করা যেতে পারে।
PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) ন্যানো পার্টিকেল পেতে অ্যাপোফেরিটিন-লোডেড এনক্যাপসুলেশন পদ্ধতি;bd প্রিস্টাইন WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, এবং Pt-NiO@WO3 ন্যানোফাইবারগুলির গতিশীল গ্যাস সংবেদনশীল বৈশিষ্ট্য;উদাহরণস্বরূপ, PtPd@WO3, PtRn@WO3 এবং Pt-NiO@WO3 ন্যানোফাইবার সেন্সরগুলির নির্বাচনী বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে হস্তক্ষেপকারী গ্যাস 126 এর 1 পিপিএম
উপরন্তু, স্ক্যাফোল্ড উপকরণ এবং ন্যানো পার্টিকেলগুলির মধ্যে গঠিত হেটারোজাংশনগুলি সেন্সরের কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য একটি রেডিয়াল মডুলেশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পরিবাহী চ্যানেলগুলিকে কার্যকরভাবে সংশোধন করতে পারে 130,131,132ডুমুর উপর.চিত্র 6a বিশুদ্ধ SnO2 এবং Cr2O3@SnO2 ন্যানোয়ারের সেন্সর বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায় যা গ্যাসগুলি হ্রাস এবং অক্সিডাইজ করার জন্য এবং সংশ্লিষ্ট সেন্সর প্রক্রিয়াগুলি 131 দেখায়।বিশুদ্ধ SnO2 ন্যানোয়ারের তুলনায়, গ্যাস হ্রাস করার জন্য Cr2O3@SnO2 ন্যানোয়ারের প্রতিক্রিয়া ব্যাপকভাবে উন্নত হয়, যখন অক্সিডাইজিং গ্যাসগুলির প্রতিক্রিয়া আরও খারাপ হয়।এই ঘটনাগুলি গঠিত pn heterojunction এর রেডিয়াল দিকে SnO2 ন্যানোয়ারগুলির পরিবাহী চ্যানেলগুলির স্থানীয় হ্রাসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত।বিশুদ্ধ SnO2 ন্যানোয়ারের উপরিভাগে EDL প্রস্থ পরিবর্তন করে সেন্সর রেজিস্ট্যান্সকে সহজভাবে টিউন করা যেতে পারে গ্যাস কমানোর এবং অক্সিডাইজ করার এক্সপোজারের পরে।যাইহোক, Cr2O3@SnO2 nanowires-এর জন্য, বায়ুতে SnO2 ন্যানোয়ারের প্রাথমিক DEL বিশুদ্ধ SnO2 ন্যানোয়ারের তুলনায় বৃদ্ধি পায়, এবং হেটেরোজাংশন গঠনের কারণে পরিবাহী চ্যানেল দমন করা হয়।অতএব, যখন সেন্সরটি একটি হ্রাসকারী গ্যাসের সংস্পর্শে আসে, তখন আটকে থাকা ইলেক্ট্রনগুলিকে SnO2 ন্যানোয়ারে ছেড়ে দেওয়া হয় এবং EDL ব্যাপকভাবে হ্রাস পায়, যার ফলে বিশুদ্ধ SnO2 ন্যানোয়ারের তুলনায় উচ্চ সংবেদনশীলতা হয়।বিপরীতভাবে, একটি অক্সিডাইজিং গ্যাসে স্যুইচ করার সময়, DEL সম্প্রসারণ সীমিত হয়, যার ফলে কম সংবেদনশীলতা হয়।অনুরূপ সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়া ফলাফল Choi et al., 133 দ্বারা পরিলক্ষিত হয়েছিল যেখানে P-টাইপ WO3 ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা সজ্জিত SnO2 ন্যানোয়ারগুলি গ্যাসগুলি হ্রাস করার জন্য উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়া দেখিয়েছিল, যখন n-সজ্জিত SnO2 সেন্সরগুলি অক্সিডাইজিং গাসের প্রতি সংবেদনশীলতা উন্নত করেছিল।TiO2 ন্যানো পার্টিকেল (চিত্র 6b) 133. এই ফলাফলটি মূলত SnO2 এবং MOS (TiO2 বা WO3) ন্যানো পার্টিকেলের বিভিন্ন কাজের কারণে।পি-টাইপ (এন-টাইপ) ন্যানো পার্টিকেলে, ফ্রেমওয়ার্ক উপাদানের পরিবাহী চ্যানেল (SnO2) রেডিয়াল দিকে প্রসারিত (বা সংকোচন) করে এবং তারপরে, হ্রাস (বা অক্সিডেশন) ক্রিয়াকলাপের অধীনে, আরও সম্প্রসারণ (বা সংক্ষিপ্তকরণ) গ্যাসের SnO2 – পাঁজরের পরিবাহী চ্যানেল (চিত্র 6b)।
পরিবর্তিত এলএফ এমওএস দ্বারা প্ররোচিত রেডিয়াল মডুলেশন প্রক্রিয়া।বিশুদ্ধ SnO2 এবং Cr2O3@SnO2 ন্যানোয়ার এবং সংশ্লিষ্ট সেন্সিং মেকানিজম স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রামের উপর ভিত্তি করে 10 পিপিএম কমানো এবং অক্সিডাইজ করার গ্যাসের প্রতিক্রিয়াগুলির সারাংশ;এবং WO3@SnO2 ন্যানোরোডস এবং সনাক্তকরণ প্রক্রিয়া133 এর সংশ্লিষ্ট স্কিম
বাইলেয়ার এবং মাল্টিলেয়ার হেটেরোস্ট্রাকচার ডিভাইসে, ইলেক্ট্রোডের সাথে সরাসরি যোগাযোগে যন্ত্রের পরিবাহী চ্যানেলটি স্তর (সাধারণত নীচের স্তর) দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং দুটি স্তরের ইন্টারফেসে গঠিত হেটারোজাংশন নীচের স্তরটির পরিবাহিতা নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। .অতএব, যখন গ্যাসগুলি উপরের স্তরের সাথে যোগাযোগ করে, তখন তারা নীচের স্তরের পরিবাহী চ্যানেলগুলি এবং ডিভাইসের 134 প্রতিরোধকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে।যেমন, কুমার ইত্যাদি।77 NH3 এর জন্য TiO2@NiO এবং NiO@TiO2 ডাবল লেয়ারের বিপরীত আচরণের কথা জানিয়েছে।এই পার্থক্যটি উদ্ভূত হয় কারণ দুটি সেন্সরের পরিবাহী চ্যানেলগুলি বিভিন্ন পদার্থের স্তরগুলিতে (যথাক্রমে NiO এবং TiO2) আধিপত্য বিস্তার করে এবং তারপরে অন্তর্নিহিত পরিবাহী চ্যানেলগুলির বৈচিত্রগুলি ভিন্ন 77।
বিলেয়ার বা মাল্টিলেয়ার হেটেরোনানোস্ট্রাকচারগুলি সাধারণত স্পুটারিং, অ্যাটমিক লেয়ার ডিপোজিশন (ALD) এবং সেন্ট্রিফিউগেশন 56,70,134,135,136 দ্বারা উত্পাদিত হয়।ফিল্ম বেধ এবং দুটি উপকরণ যোগাযোগ এলাকা ভাল নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে.চিত্র 7a এবং b দেখায় NiO@SnO2 এবং Ga2O3@WO3 ন্যানোফিল্ম ইথানল সনাক্তকরণের জন্য স্পটারিং দ্বারা প্রাপ্ত 135,137।যাইহোক, এই পদ্ধতিগুলি সাধারণত ফ্ল্যাট ফিল্ম তৈরি করে এবং এই সমতল ফিল্মগুলি তাদের কম নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং গ্যাস ব্যাপ্তিযোগ্যতার কারণে 3D ন্যানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণগুলির তুলনায় কম সংবেদনশীল।অতএব, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল ৪১,৫২,১৩৮ বাড়িয়ে অনুধাবনযোগ্য কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য বিভিন্ন শ্রেণিবিন্যাস সহ বাইলেয়ার ফিল্ম তৈরির জন্য একটি তরল-পর্যায়ের কৌশলও প্রস্তাব করা হয়েছে।Zhu et al139 H2S সনাক্তকরণের জন্য SnO2 nanowires (ZnO@SnO2 nanowires) থেকে উচ্চ অর্ডারযুক্ত ZnO ন্যানোয়ার তৈরি করতে স্পুটারিং এবং হাইড্রোথার্মাল কৌশলগুলিকে একত্রিত করে (চিত্র 7c)।1 পিপিএম H2S এর প্রতিক্রিয়া থুতুযুক্ত ZnO@SnO2 ন্যানোফিল্মগুলির উপর ভিত্তি করে একটি সেন্সরের তুলনায় 1.6 গুণ বেশি।লিউ এট আল।52 একটি উচ্চ কার্যসম্পাদনকারী H2S সেন্সর রিপোর্ট করেছে যেটি একটি দ্বি-পদক্ষেপে সিটু রাসায়নিক জমা পদ্ধতি ব্যবহার করে শ্রেণীবদ্ধ SnO2@NiO ন্যানোস্ট্রাকচারগুলিকে থার্মাল অ্যানিলিং (চিত্র 10d) দ্বারা তৈরি করতে।প্রচলিত sputtered SnO2@NiO বাইলেয়ার ফিল্মের তুলনায়, SnO2@NiO শ্রেণীবদ্ধ বিলেয়ার কাঠামোর সংবেদনশীলতা পারফরম্যান্স উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল52,137 বৃদ্ধির কারণে।
এমওএস এর উপর ভিত্তি করে ডাবল লেয়ার গ্যাস সেন্সর।ইথানল সনাক্তকরণের জন্য NiO@SnO2 ন্যানোফিল্ম;ইথানল সনাক্তকরণের জন্য 137b Ga2O3@WO3 ন্যানোফিল্ম;H2S সনাক্তকরণের জন্য 135c অত্যন্ত আদেশকৃত SnO2@ZnO বাইলেয়ার শ্রেণীবিন্যাস কাঠামো;H2S52 সনাক্ত করার জন্য 139d SnO2@NiO বাইলেয়ার হায়ারার্কিক্যাল স্ট্রাকচার।
কোর-শেল হেটেরোনানোস্ট্রাকচার (সিএসএইচএন) এর উপর ভিত্তি করে টাইপ II ডিভাইসগুলিতে, সংবেদন প্রক্রিয়াটি আরও জটিল, যেহেতু পরিবাহী চ্যানেলগুলি ভিতরের শেলের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়।উত্পাদন রুট এবং প্যাকেজের বেধ (hs) উভয়ই পরিবাহী চ্যানেলগুলির অবস্থান নির্ধারণ করতে পারে।উদাহরণস্বরূপ, বটম-আপ সংশ্লেষণ পদ্ধতি ব্যবহার করার সময়, পরিবাহী চ্যানেলগুলি সাধারণত অভ্যন্তরীণ কোরের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে, যা দ্বি-স্তর বা বহুস্তর ডিভাইস কাঠামোর (চিত্র 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. জু এট আল।144 α-Fe2O3 ন্যানোরোডে NiO বা CuO NPs-এর একটি স্তর জমা করে CSHN NiO@α-Fe2O3 এবং CuO@α-Fe2O3 পাওয়ার জন্য একটি বটম-আপ পদ্ধতির রিপোর্ট করেছে যেখানে পরিবাহী চ্যানেল কেন্দ্রীয় অংশ দ্বারা সীমাবদ্ধ ছিল।(nanorods α-Fe2O3)।লিউ এট আল।142 সিলিকন ন্যানোয়ারের প্রস্তুত অ্যারেতে TiO2 জমা করে CSHN TiO2 @ Si এর প্রধান অংশে পরিবাহী চ্যানেলকে সীমাবদ্ধ করতেও সফল হয়েছে।অতএব, এর সেন্সিং আচরণ (পি-টাইপ বা এন-টাইপ) শুধুমাত্র সিলিকন ন্যানোয়ারের সেমিকন্ডাক্টর ধরনের উপর নির্ভর করে।
যাইহোক, সর্বাধিক রিপোর্ট করা CSHN-ভিত্তিক সেন্সরগুলি (চিত্র 2b(4)) চিপগুলিতে সংশ্লেষিত CS উপাদানের গুঁড়ো স্থানান্তর করে তৈরি করা হয়েছিল।এই ক্ষেত্রে, সেন্সরের পরিবাহী পথ হাউজিং বেধ (hs) দ্বারা প্রভাবিত হয়।কিমের গ্রুপ গ্যাস সনাক্তকরণ কর্মক্ষমতার উপর hs এর প্রভাব তদন্ত করেছে এবং একটি সম্ভাব্য সনাক্তকরণ প্রক্রিয়া প্রস্তাব করেছে 100,112,145,146,147,148। এটি বিশ্বাস করা হয় যে দুটি কারণ এই কাঠামোর সংবেদন প্রক্রিয়ায় অবদান রাখে: (1) শেলের EDL এর রেডিয়াল মড্যুলেশন এবং (2) বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের স্মিয়ারিং প্রভাব (চিত্র 8) 145. গবেষকরা উল্লেখ করেছেন যে পরিবাহী চ্যানেল বাহকদের বেশিরভাগ শেল স্তরে সীমাবদ্ধ থাকে যখন hs > λD শেল স্তর145। এটি বিশ্বাস করা হয় যে দুটি কারণ এই কাঠামোর সংবেদন প্রক্রিয়ায় অবদান রাখে: (1) শেলের EDL এর রেডিয়াল মড্যুলেশন এবং (2) বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের স্মিয়ারিং প্রভাব (চিত্র 8) 145. গবেষকরা উল্লেখ করেছেন যে পরিবাহী চ্যানেল বাহকদের বেশিরভাগ শেল স্তরে সীমাবদ্ধ থাকে যখন hs > λD শেল স্তর145। 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। এটি বিশ্বাস করা হয় যে এই কাঠামোর উপলব্ধি প্রক্রিয়ার সাথে দুটি কারণ জড়িত: (1) শেলের EDL এর রেডিয়াল মড্যুলেশন এবং (2) বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ঝাপসা করার প্রভাব (চিত্র 8) 145. গবেষকরা উল্লেখ করেছেন যে বাহক পরিবাহী চ্যানেলটি প্রধানত শেলের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে যখন hs > λD shells145।এটি বিশ্বাস করা হয় যে দুটি কারণ এই কাঠামোর সনাক্তকরণ প্রক্রিয়াতে অবদান রাখে: (1) শেলের DEL এর রেডিয়াল মড্যুলেশন এবং (2) বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের স্মিয়ারিং এর প্রভাব (চিত্র 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层। > λD145 时,载流子的数量主要局限于壳层। Исследователи отметили, что канал проводимости Когда hs > λD145 оболочки, количество носителей в основном ограничелойко. গবেষকরা উল্লেখ করেছেন যে পরিবাহী চ্যানেল যখন শেলের hs > λD145, বাহকের সংখ্যা প্রধানত শেল দ্বারা সীমাবদ্ধ।অতএব, CSHN-এর উপর ভিত্তি করে সেন্সরের প্রতিরোধী মড্যুলেশনে, ক্ল্যাডিং DEL-এর রেডিয়াল মড্যুলেশন বিরাজ করে (চিত্র 8a)।যাইহোক, শেলের hs ≤ λD এ, শেলের দ্বারা শোষিত অক্সিজেন কণা এবং CS হেটেরোজেকশনে গঠিত হেটেরোজেকশন ইলেকট্রন সম্পূর্ণরূপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। অতএব, পরিবাহী চ্যানেলটি কেবল শেল স্তরের ভিতরেই নয়, আংশিকভাবে মূল অংশেও অবস্থিত, বিশেষ করে যখন শেল স্তরের hs < λD। অতএব, পরিবাহী চ্যানেলটি কেবল শেল স্তরের ভিতরেই নয়, আংশিকভাবে মূল অংশেও অবস্থিত, বিশেষ করে যখন শেল স্তরের hs < λD। Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевинной сердцевинной частологается не только внутри оболочечного слоя, অতএব, পরিবাহী চ্যানেলটি কেবল শেল স্তরের ভিতরেই নয়, আংশিকভাবে মূল অংশেও অবস্থিত, বিশেষ করে শেল স্তরের hs < λD-এ।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hs < . hs < λD 时। Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочки, но и частично в сердцевине, особенно при hs < অতএব, পরিবাহী চ্যানেলটি কেবল শেলের ভিতরেই নয়, আংশিকভাবে মূল অংশেও অবস্থিত, বিশেষ করে শেলের hs < λD-এ।এই ক্ষেত্রে, সম্পূর্ণরূপে ক্ষয়প্রাপ্ত ইলেক্ট্রন শেল এবং আংশিকভাবে ক্ষয়প্রাপ্ত কোর স্তর উভয়ই সমগ্র CSHN-এর প্রতিরোধের পরিবর্তন করতে সাহায্য করে, যার ফলে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের টেল প্রভাব (চিত্র 8b) হয়।কিছু অন্যান্য গবেষণায় এইচএস প্রভাব 100,148 বিশ্লেষণ করতে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের টেলের পরিবর্তে EDL ভলিউম ভগ্নাংশ ধারণা ব্যবহার করা হয়েছে।এই দুটি অবদানকে বিবেচনায় নিয়ে, CSHN রেজিস্ট্যান্সের মোট মড্যুলেশন তার সর্বোচ্চ মূল্যে পৌঁছায় যখন hs শেথ λD এর সাথে তুলনীয় হয়, যেমনটি চিত্র 8c এ দেখানো হয়েছে।অতএব, CSHN-এর জন্য সর্বোত্তম hs শেল λD-এর কাছাকাছি হতে পারে, যা পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ 99,144,145,146,149।বেশ কিছু গবেষণায় দেখানো হয়েছে যে hs CSHN-ভিত্তিক pn-heterojunction সেন্সর40,148 এর সংবেদনশীলতাকেও প্রভাবিত করতে পারে।লি এট আল।148 এবং বাই এট আল।40 পদ্ধতিগতভাবে ক্ল্যাডিং এএলডি চক্র পরিবর্তন করে পিএন-হেটারোজংশন CSHN সেন্সর, যেমন TiO2@CuO এবং ZnO@NiO-এর কর্মক্ষমতার উপর hs-এর প্রভাব তদন্ত করেছে।ফলস্বরূপ, hs40,148 বৃদ্ধির সাথে সংবেদনশীল আচরণ পি-টাইপ থেকে এন-টাইপে পরিবর্তিত হয়েছে।এই আচরণটি এই কারণে যে প্রথমে (সীমিত সংখ্যক ALD চক্রের সাথে) হেটেরোস্ট্রাকচারগুলিকে পরিবর্তিত হেটেরোনানোস্ট্রাকচার হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে।এইভাবে, পরিবাহী চ্যানেলটি মূল স্তর (p-টাইপ MOSFET) দ্বারা সীমাবদ্ধ এবং সেন্সরটি পি-টাইপ সনাক্তকরণ আচরণ প্রদর্শন করে।ALD চক্রের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে ক্ল্যাডিং লেয়ার (n-টাইপ MOSFET) আধা-অবিচ্ছিন্ন হয়ে যায় এবং একটি পরিবাহী চ্যানেল হিসাবে কাজ করে, যার ফলে এন-টাইপ সংবেদনশীলতা হয়।অনুরূপ সংবেদনশীল ট্রানজিশন আচরণ পিএন ব্রাঞ্চেড হেটেরোনানোস্ট্রাকচার 150,151 এর জন্য রিপোর্ট করা হয়েছে।ঝু এট আল।150 Mn3O4 ন্যানোয়ারের পৃষ্ঠে Zn2SnO4 বিষয়বস্তু নিয়ন্ত্রণ করে Zn2SnO4@Mn3O4 শাখাযুক্ত হেটেরোনানোস্ট্রাকচারের সংবেদনশীলতা তদন্ত করেছে।যখন Mn3O4 পৃষ্ঠে Zn2SnO4 নিউক্লিয়াস গঠিত হয়, তখন একটি পি-টাইপ সংবেদনশীলতা পরিলক্ষিত হয়।Zn2SnO4 বিষয়বস্তুতে আরও বৃদ্ধির সাথে, শাখাযুক্ত Zn2SnO4@Mn3O4 হেটেরোনানোস্ট্রাকচারের উপর ভিত্তি করে সেন্সরটি এন-টাইপ সেন্সর আচরণে স্যুইচ করে।
CS nanowires এর দুই-কার্যকরী সেন্সর প্রক্রিয়ার একটি ধারণাগত বর্ণনা দেখানো হয়েছে।ইলেক্ট্রন-ক্ষয়প্রাপ্ত শেলগুলির রেডিয়াল মড্যুলেশনের কারণে একটি প্রতিরোধ মড্যুলেশন, b প্রতিরোধের মডুলেশনের উপর স্মিয়ারিংয়ের নেতিবাচক প্রভাব এবং c উভয় প্রভাবের সংমিশ্রণের কারণে সিএস ন্যানোয়ারের মোট প্রতিরোধের মড্যুলেশন 40
উপসংহারে, টাইপ II সেন্সরগুলিতে অনেকগুলি বিভিন্ন শ্রেণিবদ্ধ ন্যানোস্ট্রাকচার অন্তর্ভুক্ত থাকে এবং সেন্সরের কার্যকারিতা পরিবাহী চ্যানেলগুলির বিন্যাসের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল।অতএব, সেন্সরের পরিবাহী চ্যানেলের অবস্থান নিয়ন্ত্রণ করা এবং টাইপ II সেন্সরগুলির বর্ধিত সেন্সিং প্রক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য একটি উপযুক্ত হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড এমওএস মডেল ব্যবহার করা গুরুত্বপূর্ণ।
টাইপ III সেন্সর কাঠামো খুব সাধারণ নয়, এবং পরিবাহী চ্যানেলটি যথাক্রমে দুটি ইলেক্ট্রোডের সাথে সংযুক্ত দুটি সেমিকন্ডাক্টরের মধ্যে গঠিত একটি হেটেরোজেকশনের উপর ভিত্তি করে।অনন্য ডিভাইস কাঠামো সাধারণত মাইক্রোমেশিনিং কৌশলের মাধ্যমে প্রাপ্ত হয় এবং তাদের সেন্সিং প্রক্রিয়া পূর্ববর্তী দুটি সেন্সর কাঠামোর থেকে খুব আলাদা।টাইপ III সেন্সরের IV বক্ররেখা সাধারণত 48,152,153 হেটারোজাংশন গঠনের কারণে সাধারণ সংশোধন বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে।একটি আদর্শ হেটারোজংশনের I-V বৈশিষ্ট্যগত বক্ররেখা 152,154,155 heterojunction বাধার উচ্চতায় ইলেকট্রন নির্গমনের থার্মিয়নিক প্রক্রিয়া দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে।
যেখানে Va হল বায়াস ভোল্টেজ, A হল ডিভাইস এরিয়া, k হল বোল্টজম্যান ধ্রুবক, T হল পরম তাপমাত্রা, q হল ক্যারিয়ার চার্জ, Jn এবং Jp হল যথাক্রমে হোল এবং ইলেক্ট্রন ডিফিউশন কারেন্টের ঘনত্ব।IS বিপরীত স্যাচুরেশন কারেন্টকে প্রতিনিধিত্ব করে, এইভাবে সংজ্ঞায়িত: 152,154,155
সুতরাং, পিএন হেটেরোজেকশনের মোট কারেন্ট নির্ভর করে চার্জ বাহকের ঘনত্বের পরিবর্তন এবং হেটারোজাংশনের বাধার উচ্চতার পরিবর্তনের উপর, যেমনটি সমীকরণ (3) এবং (4) 156 এ দেখানো হয়েছে
যেখানে nn0 এবং pp0 হল একটি n-টাইপ (p-টাইপ) এমওএস-এ ইলেকট্রন (গর্ত) এর ঘনত্ব, \(V_{bi}^0\) হল অন্তর্নির্মিত সম্ভাব্য, Dp (Dn) হল এর বিচ্ছুরণ সহগ ইলেকট্রন (গর্ত), Ln (Lp ) হল ইলেকট্রন (গর্ত) এর প্রসারণ দৈর্ঘ্য, ΔEv (ΔEc) হল হেটারোজাংশনে ভ্যালেন্স ব্যান্ডের (পরিবাহী ব্যান্ড) শক্তি স্থানান্তর।যদিও বর্তমান ঘনত্ব বাহক ঘনত্বের সমানুপাতিক, এটি সূচকীয়ভাবে বিপরীতভাবে \(V_{bi}^0\) এর সমানুপাতিক।অতএব, বর্তমান ঘনত্বের সামগ্রিক পরিবর্তন দৃঢ়ভাবে heterojunction বাধার উচ্চতা মড্যুলেশন উপর নির্ভর করে।
উপরে উল্লিখিত হিসাবে, hetero-nanostructured MOSFETs (উদাহরণস্বরূপ, টাইপ I এবং টাইপ II ডিভাইস) তৈরি করা পৃথক উপাদানগুলির পরিবর্তে সেন্সরের কার্যকারিতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে।এবং টাইপ III ডিভাইসের জন্য, উপাদানের রাসায়নিক গঠনের উপর নির্ভর করে হেটেরোনানোস্ট্রাকচার প্রতিক্রিয়া দুটি উপাদানের চেয়ে বেশি হতে পারে 48,153 বা একটি উপাদান76 এর চেয়ে বেশি।বেশ কয়েকটি প্রতিবেদনে দেখানো হয়েছে যে হেটেরোনানোস্ট্রাকচারের প্রতিক্রিয়া একটি একক উপাদানের তুলনায় অনেক বেশি যখন উপাদানগুলির মধ্যে একটি লক্ষ্য গ্যাস 48,75,76,153 এর প্রতি সংবেদনশীল নয়।এই ক্ষেত্রে, টার্গেট গ্যাস শুধুমাত্র সংবেদনশীল স্তরের সাথে যোগাযোগ করবে এবং সংবেদনশীল স্তরের Ef পরিবর্তন করবে এবং হেটারোজাংশন বাধার উচ্চতায় পরিবর্তন ঘটাবে।তারপর ডিভাইসের মোট কারেন্ট উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হবে, যেহেতু এটি সমীকরণ অনুসারে হেটারোজাংশন বাধার উচ্চতার সাথে বিপরীতভাবে সম্পর্কিত।(3) এবং (4) 48,76,153।যাইহোক, যখন এন-টাইপ এবং পি-টাইপ উভয় উপাদানই লক্ষ্য গ্যাসের প্রতি সংবেদনশীল হয়, তখন সনাক্তকরণ কার্যকারিতা এর মধ্যে কোথাও হতে পারে।José et al.76 sputtering দ্বারা একটি ছিদ্রযুক্ত NiO/SnO2 ফিল্ম NO2 সেন্সর তৈরি করেছে এবং দেখতে পেয়েছে যে সেন্সরের সংবেদনশীলতা শুধুমাত্র NiO ভিত্তিক সেন্সরের চেয়ে বেশি, কিন্তু SnO2 ভিত্তিক সেন্সরের চেয়ে কম।সেন্সর.এই ঘটনাটি এই কারণে যে SnO2 এবং NiO NO276 এর বিপরীত প্রতিক্রিয়া প্রদর্শন করে।এছাড়াও, যেহেতু দুটি উপাদানের বিভিন্ন গ্যাস সংবেদনশীলতা রয়েছে, তাই অক্সিডাইজিং এবং গ্যাস হ্রাস করার জন্য তাদের একই প্রবণতা থাকতে পারে।উদাহরণস্বরূপ, Kwon et al.157 একটি NiO/SnO2 pn-হেটারোজাংশন গ্যাস সেন্সর তির্যক স্পটারিং দ্বারা প্রস্তাব করেছে, যেমন চিত্র 9a এ দেখানো হয়েছে।মজার বিষয় হল, NiO/SnO2 pn-heterojunction সেন্সর H2 এবং NO2 (চিত্র 9a) এর জন্য একই সংবেদনশীলতার প্রবণতা দেখিয়েছে।এই ফলাফল সমাধান করতে, Kwon et al.157 পদ্ধতিগতভাবে তদন্ত করেছে যে কীভাবে NO2 এবং H2 ক্যারিয়ারের ঘনত্ব পরিবর্তন করে এবং IV-বৈশিষ্ট্য এবং কম্পিউটার সিমুলেশন (চিত্র 9bd) ব্যবহার করে উভয় উপাদানের \(V_{bi}^0\) পরিবর্তন করে।চিত্র 9b এবং c যথাক্রমে p-NiO (pp0) এবং n-SnO2 (nn0) এর উপর ভিত্তি করে সেন্সরগুলির ক্যারিয়ার ঘনত্ব পরিবর্তন করতে H2 এবং NO2 এর ক্ষমতা প্রদর্শন করে।তারা দেখিয়েছে যে পি-টাইপ NiO-এর pp0 NO2 পরিবেশে সামান্য পরিবর্তিত হয়েছে, যখন এটি H2 পরিবেশে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হয়েছে (চিত্র 9b)।যাইহোক, n-টাইপ SnO2 এর জন্য, nn0 বিপরীতভাবে আচরণ করে (চিত্র 9c)।এই ফলাফলগুলির উপর ভিত্তি করে, লেখকরা উপসংহারে পৌঁছেছেন যে যখন NiO/SnO2 pn heterojunction-এর উপর ভিত্তি করে সেন্সরে H2 প্রয়োগ করা হয়েছিল, তখন nn0 বৃদ্ধির ফলে Jn বৃদ্ধি পায়, এবং \(V_{bi}^0\) একটি প্রতিক্রিয়া হ্রাস (চিত্র 9d)।NO2-এর সংস্পর্শে আসার পর, SnO2-তে nn0-এর একটি বড় হ্রাস এবং NiO-তে pp0-এর একটি ছোট বৃদ্ধি উভয়ই \(V_{bi}^0\) এর একটি বড় হ্রাস ঘটায়, যা সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়া বৃদ্ধি নিশ্চিত করে (চিত্র 9d) ) 157 উপসংহারে, বাহকগুলির ঘনত্বের পরিবর্তন এবং \(V_{bi}^0\) মোট কারেন্টের পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে, যা সনাক্তকরণ ক্ষমতাকে আরও প্রভাবিত করে।
গ্যাস সেন্সরের সেন্সিং মেকানিজম টাইপ III ডিভাইসের কাঠামোর উপর ভিত্তি করে।স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) ক্রস-বিভাগীয় চিত্র, p-NiO/n-SnO2 ন্যানোকয়েল ডিভাইস এবং সেন্সর বৈশিষ্ট্যগুলি p-NiO/n-SnO2 ন্যানোকয়েল হেটেরোজংশন সেন্সর H2 এবং NO2 এর জন্য 200°C এ;b , একটি সি-ডিভাইসের ক্রস-বিভাগীয় SEM এবং একটি p-NiO বি-লেয়ার এবং একটি n-SnO2 সি-লেয়ার সহ একটি ডিভাইসের সিমুলেশন ফলাফল।b p-NiO সেন্সর এবং c n-SnO2 সেন্সর শুষ্ক বাতাসে এবং H2 এবং NO2 এর সংস্পর্শে আসার পরে I-V বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করে এবং মেলে।p-NiO তে বি-হোলের ঘনত্বের একটি দ্বি-মাত্রিক মানচিত্র এবং একটি রঙের স্কেল সহ n-SnO2 স্তরে সি-ইলেক্ট্রনের একটি মানচিত্র সেন্টারাস TCAD সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে মডেল করা হয়েছিল।d সিমুলেশন ফলাফল পরিবেশে শুষ্ক বাতাসে p-NiO/n-SnO2, H2 এবং NO2157 এর একটি 3D মানচিত্র দেখাচ্ছে।
উপাদানের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি ছাড়াও, টাইপ III ডিভাইসের গঠন স্ব-চালিত গ্যাস সেন্সর তৈরির সম্ভাবনা প্রদর্শন করে, যা টাইপ I এবং টাইপ II ডিভাইসগুলির সাথে সম্ভব নয়।তাদের অন্তর্নিহিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের (BEF) কারণে, pn heterojunction ডায়োড স্ট্রাকচারগুলি সাধারণত ফটোভোলটাইক ডিভাইস তৈরি করতে এবং আলোকসজ্জার অধীনে ঘরের তাপমাত্রায় স্ব-চালিত ফটোইলেকট্রিক গ্যাস সেন্সর তৈরির সম্ভাবনা দেখায়74,158,159,160,161।হেটেরোইন্টারফেসে BEF, উপকরণের ফার্মি স্তরের পার্থক্যের কারণে, ইলেক্ট্রন-হোল জোড়ার পৃথকীকরণেও অবদান রাখে।একটি স্ব-চালিত ফটোভোলটাইক গ্যাস সেন্সরের সুবিধা হল এর কম শক্তি খরচ কারণ এটি আলোকিত আলোর শক্তি শোষণ করতে পারে এবং তারপরে বাইরের শক্তির উত্সের প্রয়োজন ছাড়াই নিজেকে বা অন্যান্য ক্ষুদ্র ডিভাইসগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।উদাহরণস্বরূপ, তনুমা এবং সুগিয়ামা162 SnO2-ভিত্তিক পলিক্রিস্টালাইন CO2 সেন্সরগুলিকে সক্রিয় করতে সৌর কোষ হিসাবে NiO/ZnO pn heterojunctions তৈরি করেছে।গাদ এট আল।74 একটি Si/ZnO@CdS pn heterojunction-এর উপর ভিত্তি করে একটি স্ব-চালিত ফটোভোলটাইক গ্যাস সেন্সর রিপোর্ট করেছে, যেমন চিত্র 10a-তে দেখানো হয়েছে।Si/ZnO pn heterojunctions গঠনের জন্য উল্লম্বভাবে ভিত্তিক ZnO ন্যানোয়ারগুলি সরাসরি p-টাইপ সিলিকন সাবস্ট্রেটে জন্মানো হয়েছিল।তারপরে সিডিএস ন্যানো পার্টিকেলগুলি রাসায়নিক পৃষ্ঠের পরিবর্তন দ্বারা ZnO ন্যানোয়ারের পৃষ্ঠে সংশোধন করা হয়েছিল।ডুমুর উপর.10a O2 এবং ইথানলের জন্য অফ-লাইন Si/ZnO@CdS সেন্সর প্রতিক্রিয়া ফলাফল দেখায়।আলোকসজ্জার অধীনে, Si/ZnO heterointerface-এ BEP-এর সময় ইলেকট্রন-হোল জোড়া আলাদা করার কারণে ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ (Voc) সংযুক্ত ডায়োডের সংখ্যার সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়74,161।Voc একটি সমীকরণ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা যেতে পারে।(5) 156,
যেখানে ND, NA, এবং Ni হল যথাক্রমে দাতা, গ্রহণকারী এবং অন্তর্নিহিত বাহকের ঘনত্ব, এবং k, T, এবং q হল আগের সমীকরণের মতো একই পরামিতি।অক্সিডাইজিং গ্যাসের সংস্পর্শে এলে, তারা ZnO ন্যানোয়ার থেকে ইলেকট্রন বের করে, যা \(N_D^{ZnO}\) এবং Voc-এর হ্রাস ঘটায়।বিপরীতভাবে, গ্যাস হ্রাসের ফলে Voc বৃদ্ধি পেয়েছে (চিত্র 10a)।CdS ন্যানো পার্টিকেল দিয়ে ZnO সাজানোর সময়, CdS ন্যানো পার্টিকেলে আলোক উত্তেজিত ইলেকট্রন ZnO এর পরিবাহী ব্যান্ডে প্রবেশ করানো হয় এবং শোষণ করা গ্যাসের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, যার ফলে উপলব্ধি দক্ষতা বৃদ্ধি পায়74,160।Si/ZnO ভিত্তিক একটি অনুরূপ স্ব-চালিত ফটোভোলটাইক গ্যাস সেন্সর হফম্যান এট আল দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছিল।160, 161 (চিত্র 10বি)।এই সেন্সরটি অ্যামাইন-ফাংশনালাইজড ZnO ন্যানো পার্টিকেলস ([3-(2-অ্যামিনোথাইলামিনো) প্রোপিল] ট্রাইমেথোক্সিসিলেন) (অ্যামিনো-ফাংশনালাইজড-এসএএম) এবং থিওল (3-মারকাপ্টোপ্রোপাইল)-ফাংশনালাইজডের একটি লাইন ব্যবহার করে প্রস্তুত করা যেতে পারে, কাজের ফাংশন সামঞ্জস্য করতে। NO2 (trimethoxysilane) (thiol-functionalized-SAM)) (চিত্র 10b) 74,161 নির্বাচনী সনাক্তকরণের জন্য লক্ষ্য গ্যাসের।
টাইপ III ডিভাইসের কাঠামোর উপর ভিত্তি করে একটি স্ব-চালিত ফটোইলেকট্রিক গ্যাস সেন্সর।Si/ZnO@CdS-এর উপর ভিত্তি করে একটি স্ব-চালিত ফটোভোলটাইক গ্যাস সেন্সর, সূর্যালোকের অধীনে অক্সিডাইজড (O2) এবং হ্রাসকৃত (1000 পিপিএম ইথানল) গ্যাসের স্ব-চালিত সেন্সিং প্রক্রিয়া এবং সেন্সর প্রতিক্রিয়া;74b স্ব-চালিত ফোটোভোলটাইক গ্যাস সেন্সর ভিত্তিক Si ZnO/ZnO সেন্সর এবং টার্মিনাল অ্যামাইনস এবং থিওলসের সাথে ZnO SAM এর কার্যকরীকরণের পরে বিভিন্ন গ্যাসের সেন্সর প্রতিক্রিয়া 161
অতএব, টাইপ III সেন্সরগুলির সংবেদনশীল প্রক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করার সময়, হেটারোজংশন বাধার উচ্চতার পরিবর্তন এবং ক্যারিয়ারের ঘনত্বকে প্রভাবিত করার জন্য গ্যাসের ক্ষমতা নির্ধারণ করা গুরুত্বপূর্ণ।উপরন্তু, আলোকসজ্জা ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ার তৈরি করতে পারে যা গ্যাসের সাথে প্রতিক্রিয়া করে, যা স্ব-চালিত গ্যাস সনাক্তকরণের জন্য প্রতিশ্রুতিশীল।
এই সাহিত্য পর্যালোচনায় যেমন আলোচনা করা হয়েছে, সেন্সর কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য অনেকগুলি বিভিন্ন এমওএস হেটেরোনানোস্ট্রাকচার তৈরি করা হয়েছে।ওয়েব অফ সায়েন্স ডাটাবেস বিভিন্ন কীওয়ার্ড (মেটাল অক্সাইড কম্পোজিট, কোর-শেথ মেটাল অক্সাইড, স্তরযুক্ত মেটাল অক্সাইড, এবং স্ব-চালিত গ্যাস বিশ্লেষক) পাশাপাশি স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য (প্রচুরতা, সংবেদনশীলতা/নির্বাচন, শক্তি উৎপাদন সম্ভাবনা, উত্পাদন) জন্য অনুসন্ধান করা হয়েছিল। .পদ্ধতি এই তিনটি ডিভাইসের মধ্যে তিনটির বৈশিষ্ট্য সারণী 2-এ দেখানো হয়েছে। ইয়ামাজোর প্রস্তাবিত তিনটি মূল বিষয় বিশ্লেষণ করে উচ্চ কার্যক্ষমতার গ্যাস সেন্সরগুলির জন্য সামগ্রিক নকশার ধারণাটি আলোচনা করা হয়েছে।এমওএস হেটেরোস্ট্রাকচার সেন্সরগুলির জন্য প্রক্রিয়াগুলি গ্যাস সেন্সরগুলিকে প্রভাবিত করার কারণগুলি বোঝার জন্য, বিভিন্ন এমওএস প্যারামিটারগুলি (যেমন, শস্যের আকার, অপারেটিং তাপমাত্রা, ত্রুটি এবং অক্সিজেন শূন্যতার ঘনত্ব, খোলা ক্রিস্টাল প্লেন) সাবধানে অধ্যয়ন করা হয়েছে৷ডিভাইসের গঠন, যা সেন্সরের সেন্সিং আচরণের জন্যও গুরুত্বপূর্ণ, উপেক্ষা করা হয়েছে এবং খুব কমই আলোচনা করা হয়েছে।এই পর্যালোচনাটি তিনটি সাধারণ ধরণের ডিভাইস গঠন সনাক্ত করার জন্য অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করে।
একটি টাইপ I সেন্সরে শস্যের আকারের গঠন, উত্পাদন পদ্ধতি এবং সেন্সিং উপাদানের হেটারোজেকশনের সংখ্যা সেন্সরের সংবেদনশীলতাকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করতে পারে।এছাড়াও, উপাদানগুলির মোলার অনুপাত দ্বারা সেন্সরের আচরণও প্রভাবিত হয়।টাইপ II ডিভাইস স্ট্রাকচার (আলংকারিক হেটেরোনানোস্ট্রাকচার, বিলেয়ার বা মাল্টিলেয়ার ফিল্ম, এইচএসএসএন) হল সবচেয়ে জনপ্রিয় ডিভাইস স্ট্রাকচার যা দুটি বা ততোধিক উপাদান নিয়ে গঠিত এবং শুধুমাত্র একটি উপাদান ইলেক্ট্রোডের সাথে সংযুক্ত থাকে।এই ডিভাইসের কাঠামোর জন্য, পরিবাহী চ্যানেলগুলির অবস্থান এবং তাদের আপেক্ষিক পরিবর্তনগুলি নির্ধারণ করা উপলব্ধির প্রক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।যেহেতু টাইপ II ডিভাইসগুলিতে অনেকগুলি বিভিন্ন শ্রেণিবিন্যাস হেটেরোনানোস্ট্রাকচার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, তাই অনেকগুলি বিভিন্ন সেন্সিং প্রক্রিয়া প্রস্তাব করা হয়েছে।একটি টাইপ III সংবেদনশীল কাঠামোতে, পরিবাহী চ্যানেলটি হেটারোজাংশনে গঠিত একটি হেটেরোজেকশন দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং উপলব্ধি প্রক্রিয়া সম্পূর্ণ ভিন্ন।অতএব, টাইপ III সেন্সরে টার্গেট গ্যাসের এক্সপোজারের পরে হেটারোজংশন বাধার উচ্চতার পরিবর্তন নির্ধারণ করা গুরুত্বপূর্ণ।এই নকশার সাহায্যে, বিদ্যুৎ খরচ কমাতে স্ব-চালিত ফটোভোলটাইক গ্যাস সেন্সর তৈরি করা যেতে পারে।যাইহোক, যেহেতু বর্তমান বানোয়াট প্রক্রিয়াটি বরং জটিল এবং সংবেদনশীলতা প্রথাগত এমওএস-ভিত্তিক কেমো-প্রতিরোধী গ্যাস সেন্সরগুলির তুলনায় অনেক কম, স্ব-চালিত গ্যাস সেন্সরগুলির গবেষণায় এখনও অনেক অগ্রগতি রয়েছে।
হায়ারার্কিক্যাল হেটেরোনানোস্ট্রাকচার সহ গ্যাস এমওএস সেন্সরগুলির প্রধান সুবিধা হল গতি এবং উচ্চ সংবেদনশীলতা।যাইহোক, এমওএস গ্যাস সেন্সরগুলির কিছু মূল সমস্যা (যেমন, উচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রা, দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা, দুর্বল নির্বাচন এবং প্রজননযোগ্যতা, আর্দ্রতার প্রভাব, ইত্যাদি) এখনও বিদ্যমান এবং ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করার আগে সেগুলিকে সমাধান করা প্রয়োজন৷আধুনিক এমওএস গ্যাস সেন্সরগুলি সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে এবং প্রচুর শক্তি খরচ করে, যা সেন্সরের দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করে।এই সমস্যা সমাধানের জন্য দুটি সাধারণ পন্থা রয়েছে: (1) কম শক্তির সেন্সর চিপগুলির বিকাশ;(2) নতুন সংবেদনশীল পদার্থের বিকাশ যা কম তাপমাত্রায় বা এমনকি ঘরের তাপমাত্রায়ও কাজ করতে পারে।কম-পাওয়ার সেন্সর চিপগুলির বিকাশের একটি পদ্ধতি হল সিরামিক এবং সিলিকন 163 এর উপর ভিত্তি করে মাইক্রোহিটিং প্লেট তৈরি করে সেন্সরের আকার ছোট করা।সিরামিক ভিত্তিক মাইক্রো হিটিং প্লেটগুলি প্রতি সেন্সরে আনুমানিক 50-70 mV খরচ করে, যখন অপ্টিমাইজড সিলিকন ভিত্তিক মাইক্রো হিটিং প্লেটগুলি 300 °C163,164 এ একটানা কাজ করার সময় সেন্সর প্রতি 2 মেগাওয়াটের মতো কম খরচ করতে পারে৷নতুন সেন্সিং উপকরণের বিকাশ অপারেটিং তাপমাত্রা কমিয়ে শক্তি খরচ কমানোর একটি কার্যকর উপায়, এবং সেন্সর স্থিতিশীলতাও উন্নত করতে পারে।সেন্সরের সংবেদনশীলতা বাড়ানোর জন্য MOS-এর আকার ক্রমাগত হ্রাস করায়, MOS-এর তাপীয় স্থিতিশীলতা আরও একটি চ্যালেঞ্জ হয়ে ওঠে, যা সেন্সর সংকেত165-এ প্রবাহিত হতে পারে।উপরন্তু, উচ্চ তাপমাত্রা heterointerface এ পদার্থের বিস্তার এবং মিশ্র পর্যায়গুলির গঠনকে উৎসাহিত করে, যা সেন্সরের বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে।গবেষকরা রিপোর্ট করেছেন যে সেন্সরের সর্বোত্তম অপারেটিং তাপমাত্রা উপযুক্ত সেন্সিং উপকরণ নির্বাচন করে এবং এমওএস হেটেরোনানোস্ট্রাকচারগুলি বিকাশ করে হ্রাস করা যেতে পারে।উচ্চ স্ফটিক এমওএস হেটেরোনানোস্ট্রাকচার তৈরির জন্য একটি নিম্ন-তাপমাত্রার পদ্ধতির অনুসন্ধান হল স্থিতিশীলতা উন্নত করার জন্য আরেকটি প্রতিশ্রুতিশীল পদ্ধতি।
এমওএস সেন্সর নির্বাচন করা আরেকটি ব্যবহারিক সমস্যা কারণ বিভিন্ন গ্যাস টার্গেট গ্যাসের সাথে সহাবস্থান করে, যখন এমওএস সেন্সর প্রায়ই একাধিক গ্যাসের প্রতি সংবেদনশীল এবং প্রায়শই ক্রস সংবেদনশীলতা প্রদর্শন করে।অতএব, লক্ষ্য গ্যাসের পাশাপাশি অন্যান্য গ্যাসের জন্য সেন্সরের নির্বাচনীতা বাড়ানো ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।গত কয়েক দশক ধরে, প্রশিক্ষণ ভেক্টর কোয়ান্টাইজেশন (LVQ), প্রিন্সিপাল কম্পোনেন্ট অ্যানালাইসিস (PCA), কম্পিউটেশনাল অ্যানালাইসিস অ্যালগরিদমগুলির সংমিশ্রণে "ইলেক্ট্রনিক নোজ (ই-নোজ)" নামক গ্যাস সেন্সরগুলির অ্যারে তৈরি করে এই পছন্দটি আংশিকভাবে সমাধান করা হয়েছে। ইত্যাদি ইযৌন সমস্যা।আংশিক ন্যূনতম বর্গক্ষেত্র (PLS), ইত্যাদি 31, 32, 33, 34. দুটি প্রধান কারণ (সেন্সর সংখ্যা, যা সেন্সিং উপাদানের প্রকারের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, এবং গণনামূলক বিশ্লেষণ) ইলেকট্রনিক নাকের ক্ষমতার উন্নতির জন্য গুরুত্বপূর্ণ গ্যাস সনাক্ত করতে 169.যাইহোক, সেন্সরের সংখ্যা বাড়ানোর জন্য সাধারণত অনেক জটিল উত্পাদন প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়, তাই ইলেকট্রনিক নাকের কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য একটি সহজ পদ্ধতি খুঁজে বের করা গুরুত্বপূর্ণ।উপরন্তু, অন্যান্য উপকরণের সাথে MOS পরিবর্তন করা সেন্সরের নির্বাচনীতা বাড়াতে পারে।উদাহরণ স্বরূপ, NP Pd-এর সাথে পরিবর্তিত MOS-এর ভাল অনুঘটক কার্যকলাপের কারণে H2-এর নির্বাচনী সনাক্তকরণ অর্জন করা যেতে পারে।সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, কিছু গবেষক 171,172 আকার বর্জনের মাধ্যমে সেন্সর নির্বাচনীতা উন্নত করতে এমওএস এমওএফ পৃষ্ঠকে লেপ দিয়েছেন।এই কাজ দ্বারা অনুপ্রাণিত, উপাদান ফাংশনালাইজেশন একরকম নির্বাচনী সমস্যা সমাধান করতে পারে.যাইহোক, সঠিক উপাদান নির্বাচন করার জন্য এখনও অনেক কাজ করা বাকি আছে।
একই অবস্থা এবং পদ্ধতির অধীনে নির্মিত সেন্সরগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা বড় আকারের উত্পাদন এবং ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োজন।সাধারণত, সেন্ট্রিফিউগেশন এবং ডিপিং পদ্ধতিগুলি উচ্চ থ্রুপুট গ্যাস সেন্সর তৈরির জন্য কম খরচের পদ্ধতি।যাইহোক, এই প্রক্রিয়াগুলির সময়, সংবেদনশীল উপাদানগুলি একত্রিত হতে থাকে এবং সংবেদনশীল উপাদান এবং স্তরের মধ্যে সম্পর্ক দুর্বল হয়ে যায়68, 138, 168৷ ফলস্বরূপ, সেন্সরের সংবেদনশীলতা এবং স্থায়িত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায় এবং কর্মক্ষমতা পুনরুত্পাদনযোগ্য হয়ে ওঠে৷অন্যান্য বানোয়াট পদ্ধতি যেমন স্পুটারিং, ALD, স্পন্দিত লেজার ডিপোজিশন (PLD), এবং ফিজিক্যাল ভ্যাপার ডিপোজিশন (PVD) সরাসরি প্যাটার্নযুক্ত সিলিকন বা অ্যালুমিনা সাবস্ট্রেটে বিলেয়ার বা মাল্টিলেয়ার এমওএস ফিল্ম তৈরি করতে দেয়।এই কৌশলগুলি সংবেদনশীল উপকরণ তৈরি করা এড়ায়, সেন্সর পুনরুত্পাদনযোগ্যতা নিশ্চিত করে এবং প্ল্যানার থিন-ফিল্ম সেন্সরগুলির বড় আকারের উত্পাদনের সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করে।যাইহোক, এই ফ্ল্যাট ফিল্মগুলির সংবেদনশীলতা সাধারণত 3D ন্যানোস্ট্রাকচার্ড উপাদানগুলির তুলনায় তাদের ছোট নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং কম গ্যাস ব্যাপ্তিযোগ্যতা41,174 এর কারণে অনেক কম।স্ট্রাকচার্ড মাইক্রোয়ারেতে নির্দিষ্ট স্থানে MOS হেটেরোনানোস্ট্রাকচার বাড়ানোর জন্য নতুন কৌশল এবং সংবেদনশীল পদার্থের আকার, বেধ এবং রূপবিদ্যাকে সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচ্চ পুনরুত্পাদনযোগ্যতা এবং সংবেদনশীলতা সহ ওয়েফার-স্তরের সেন্সরগুলির কম খরচে তৈরির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।উদাহরণস্বরূপ, লিউ এট আল।174 নির্দিষ্ট স্থানে সিটু নি(OH)2 ন্যানোওয়ালে বেড়ে উচ্চ-থ্রুপুট ক্রিস্টালাইট তৈরির জন্য একটি সম্মিলিত টপ-ডাউন এবং বটম-আপ কৌশল প্রস্তাব করেছে।.মাইক্রোবার্নারের জন্য ওয়েফার।
উপরন্তু, ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সেন্সরের উপর আর্দ্রতার প্রভাব বিবেচনা করাও গুরুত্বপূর্ণ।জলের অণুগুলি সেন্সর সামগ্রীতে শোষণের স্থানগুলির জন্য অক্সিজেন অণুর সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করতে পারে এবং লক্ষ্য গ্যাসের জন্য সেন্সরের দায়িত্বকে প্রভাবিত করতে পারে।অক্সিজেনের মতো, জল শারীরিক শোষণের মাধ্যমে একটি অণু হিসাবে কাজ করে এবং কেমিসোর্পশনের মাধ্যমে বিভিন্ন অক্সিডেশন স্টেশনে হাইড্রক্সিল র্যাডিকেল বা হাইড্রক্সিল গ্রুপের আকারেও বিদ্যমান থাকতে পারে।উপরন্তু, পরিবেশের উচ্চ স্তর এবং পরিবর্তনশীল আর্দ্রতার কারণে, লক্ষ্য গ্যাসে সেন্সরের একটি নির্ভরযোগ্য প্রতিক্রিয়া একটি বড় সমস্যা।এই সমস্যা মোকাবেলার জন্য বেশ কিছু কৌশল তৈরি করা হয়েছে, যেমন গ্যাসের প্রাক ঘনত্ব177, আর্দ্রতা ক্ষতিপূরণ এবং ক্রস-প্রতিক্রিয়াশীল জালি পদ্ধতি178, সেইসাথে শুকানোর পদ্ধতি 179,180।যাইহোক, এই পদ্ধতিগুলি ব্যয়বহুল, জটিল এবং সেন্সরের সংবেদনশীলতা হ্রাস করে।আর্দ্রতার প্রভাব দমন করার জন্য বেশ কিছু সস্তা কৌশল প্রস্তাব করা হয়েছে।উদাহরণ স্বরূপ, Pd ন্যানো পার্টিকেল দিয়ে SnO2 সাজানো অ্যানিওনিক কণাতে শোষণ করা অক্সিজেনের রূপান্তরকে উন্নীত করতে পারে, যখন NiO এবং CuO-এর মতো জলের অণুগুলির জন্য উচ্চ সখ্যতা সহ উপকরণগুলির সাথে SnO2 কার্যকরীকরণ, জলের অণুর উপর আর্দ্রতা নির্ভরতা রোধ করার দুটি উপায়।.সেন্সর 181, 182, 183। উপরন্তু, হাইড্রোফোবিক পদার্থ ব্যবহার করে হাইড্রোফোবিক সারফেস 36,138,184,185 তৈরি করে আর্দ্রতার প্রভাবও কমানো যেতে পারে।যাইহোক, আর্দ্রতা-প্রতিরোধী গ্যাস সেন্সরগুলির বিকাশ এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে এবং এই সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য আরও উন্নত কৌশল প্রয়োজন।
উপসংহারে, MOS heteronanostructures তৈরি করে সনাক্তকরণ কার্যক্ষমতার উন্নতি (যেমন, সংবেদনশীলতা, নির্বাচনীতা, কম সর্বোত্তম অপারেটিং তাপমাত্রা) অর্জন করা হয়েছে, এবং বিভিন্ন উন্নত সনাক্তকরণ প্রক্রিয়া প্রস্তাব করা হয়েছে।একটি নির্দিষ্ট সেন্সরের সেন্সিং মেকানিজম অধ্যয়ন করার সময়, ডিভাইসের জ্যামিতিক গঠনও অবশ্যই বিবেচনায় নেওয়া উচিত।গ্যাস সেন্সরগুলির কার্যকারিতা আরও উন্নত করতে এবং ভবিষ্যতে অবশিষ্ট চ্যালেঞ্জগুলিকে মোকাবেলা করার জন্য নতুন সেন্সিং উপকরণগুলিতে গবেষণা এবং উন্নত বানোয়াট কৌশলগুলিতে গবেষণার প্রয়োজন হবে।সেন্সর বৈশিষ্ট্যগুলির নিয়ন্ত্রিত টিউনিংয়ের জন্য, সেন্সর উপকরণগুলির সিন্থেটিক পদ্ধতি এবং হেটেরোনানোস্ট্রাকচারগুলির কার্যকারিতার মধ্যে পদ্ধতিগতভাবে সম্পর্ক তৈরি করা প্রয়োজন।উপরন্তু, আধুনিক চরিত্রায়ন পদ্ধতি ব্যবহার করে পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়া এবং হেটেরোইন্টারফেসে পরিবর্তনের অধ্যয়ন তাদের উপলব্ধির প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করতে পারে এবং হেটেরোনানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণের উপর ভিত্তি করে সেন্সরগুলির বিকাশের জন্য সুপারিশ প্রদান করতে পারে।অবশেষে, আধুনিক সেন্সর তৈরির কৌশলগুলির অধ্যয়ন তাদের শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ওয়েফার স্তরে ক্ষুদ্র গ্যাস সেন্সর তৈরির অনুমতি দিতে পারে।
জেনজেল, এনএন এট আল।শহুরে এলাকায় হাঁপানিতে আক্রান্ত শিশুদের গৃহমধ্যস্থ নাইট্রোজেন ডাই অক্সাইডের মাত্রা এবং শ্বাসযন্ত্রের লক্ষণগুলির একটি অনুদৈর্ঘ্য অধ্যয়ন।পাড়াস্বাস্থ্যের দৃষ্টিকোণ।116, 1428-1432 (2008)।