Розробка технологічних рішень газових сенсорів на основі оксиду цинку для використання на обєктах критичної інфраструктури
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286546Ключові слова:
ZnO, газовий сенсор, магнітронне розпилення, робоча температура, чутливість, стабільність реакціїАнотація
Проведені дослідження газового сенсору на основі наноструктурованого оксиду цинку для встановлення умов його отримання та робочих характеристик під впливом цільового газу етанолу. Досліджувані зразки були виготовлені методом магнетронного розпилення на постійному струмі. Метод формування приладової структури був обраним серед інших завдяки тому, що має високу швідкість осадження при невисоких значеннях тиску робочого газу, відсутній перегрів підкладки, низький ступінь забруднення отриманих плівок, можливість отримання равномірних за товщиною зразків на великій площі підкладки. Для одержання плівок використовували вакуумну установку ВУП-5М з оригінальним матеріалозберігаючим магнітроном. Проведені дослідження впливу температури на опір газового сенсору на основі ZnO. Встановлено, що зміна опору досліджуваного зразка залежить від температури підкладки. Опір газового сенсору в атмосферному повітрі знижується зі зростянням температури підкладки від кімнатної (25 °C) до 200 °C. Подальше збільшення температури від 200 °C призводить до зростання опору структури до момента його стабілізації в диапазоні температур 300–400 ºC. Встановлено, що робочий температурний діапазон газового сенсору на основі ZnO знаходиться в межах 300–400 ºC. Досліджено характеристики газового сенсору на основі ZnO та визначена робоча температура сенсору для швидкої ідентифікації етанолу в атмосферному повітрі при концентрації цільового газу на рівні 500 ppm. Встановлено, що для експресної роботи приладової структири температура підкладки повина складати 400 ºC, зниження або підвищення температури призводить до зниження чутливості сенсору до цільового газу. Встановлено, що газовий сенсор демострує стабільність і послідовну реакцію чутливості при повторному впливі цільового газу
Посилання
- Vambol, S., Vambol, V., Sobyna, V., Koloskov, V., Poberezhna, L. (2019). Investigation of the energy efficiency of waste utilization technology, with considering the use of low-temperature separation of the resulting gas mixtures. Energetika, 64 (4). doi: https://doi.org/10.6001/energetika.v64i4.3893
- Chernukha, A., Teslenko, A., Kovalov, P., Bezuglov, O. (2020). Mathematical Modeling of Fire-Proof Efficiency of Coatings Based on Silicate Composition. Materials Science Forum, 1006, 70–75. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.70
- Kovalov, A., Otrosh, Y., Rybka, E., Kovalevska, T., Togobytska, V., Rolin, I. (2020). Treatment of Determination Method for Strength Characteristics of Reinforcing Steel by Using Thread Cutting Method after Temperature Influence. Materials Science Forum, 1006, 179–184. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.179
- Sadkovyi, V., Andronov, V., Semkiv, O., Kovalov, A., Rybka, E., Otrosh, Yu. et. al.; Sadkovyi, V., Rybka, E., Otrosh, Yu. (Eds.) (2021). Fire resistance of reinforced concrete and steel structures. Kharkiv: РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, 180. doi: https://doi.org/10.15587/978-617-7319-43-5
- Pospelov, B., Kovrehin, V., Rybka, E., Krainiukov, O., Petukhova, O., Butenko, T. et al. (2020). Development of a method for detecting dangerous states of polluted atmospheric air based on the current recurrence of the combined risk. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (107)), 49–56. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213892
- Pospelov, B., Rybka, E., Krainiukov, O., Yashchenko, O., Bezuhla, Y., Bielai, S. et al. (2021). Short-term forecast of fire in the premises based on modification of the Brown’s zero-order model. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (112)), 52–58. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238555
- Neshpor, O., Deyneko, N., Ponomarenko, R., Maiboroda, A., Kropyva, M., Blyashenko, O. et al. (2022). Optimization of the technology for designing sensitive gas sensors based on zinc oxide using a sol-gel method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (5 (118)), 30–36. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263686
- Zhang, Y., Li, D., Qin, L., Zhao, P., Liu, F., Chuai, X. et al. (2018). Preparation and gas sensing properties of hierarchical leaf-like SnO2 materials. Sensors and Actuators B: Chemical, 255, 2944–2951. doi: https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.09.115
- Kołodziejczak-Radzimska, A., Jesionowski, T. (2014). Zinc Oxide—From Synthesis to Application: A Review. Materials, 7 (4), 2833–2881. doi: https://doi.org/10.3390/ma7042833
- Lorenz, M., Ramachandra Rao, M. S., Venkatesan, T., Fortunato, E., Barquinha, P., Branquinho, R. et al. (2016). The 2016 oxide electronic materials and oxide interfaces roadmap. Journal of Physics D: Applied Physics, 49 (43), 433001. doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/49/43/433001
- Zhang, H., Babichev, A. V., Jacopin, G., Lavenus, P., Julien, F. H., Yu. Egorov, A. et al. (2013). Characterization and modeling of a ZnO nanowire ultraviolet photodetector with graphene transparent contact. Journal of Applied Physics, 114 (23). doi: https://doi.org/10.1063/1.4854455
- Xu, Q., Cheng, L., Meng, L., Wang, Z., Bai, S., Tian, X. et al. (2019). Flexible Self-Powered ZnO Film UV Sensor with a High Response. ACS Applied Materials & Interfaces, 11 (29), 26127–26133. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.9b09264
- Mohan, A. C., Renjanadevi, B. (2016). Preparation of Zinc Oxide Nanoparticles and its Characterization Using Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction(XRD). Procedia Technology, 24, 761–766. doi: https://doi.org/10.1016/j.protcy.2016.05.078
- Bian, H., Ma, S., Sun, A., Xu, X., Yang, G., Yan, S. et al. (2016). Improvement of acetone gas sensing performance of ZnO nanoparticles. Journal of Alloys and Compounds, 658, 629–635. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.217
- Yan, H., Song, P., Zhang, S., Yang, Z., Wang, Q. (2016). Facile synthesis, characterization and gas sensing performance of ZnO nanoparticles-coated MoS2 nanosheets. Journal of Alloys and Compounds, 662, 118–125. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.12.066
- Umar, A., Khan, M. A., Kumar, R., Algarni, H. (2018). Ag-Doped ZnO Nanoparticles for Enhanced Ethanol Gas Sensing Application. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 18 (5), 3557–3562. doi: https://doi.org/10.1166/jnn.2018.14651
- Zhang, D., Yang, Z., Li, P., Zhou, X. (2019). Ozone gas sensing properties of metal-organic frameworks-derived In2O3 hollow microtubes decorated with ZnO nanoparticles. Sensors and Actuators B: Chemical, 301, 127081. doi: https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.127081
- Miasoiedova, A., Minska, N., Shevchenko, R., Azarenkо, O., Lukashenko, V., Kyrychenko, O. et al. (2023). Improving the manufacturing technology of sensing gas sensors based on zinc oxide by using the method of magnetron sputtering on direct current. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (122)), 31–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277428
- Khrypunov, G., Vambol, S., Deyneko, N., Sychikova, Y. (2016). Increasing the efficiency of film solar cells based on cadmium telluride. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (84)), 12–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.85617
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Natalia Minska, Viktor Hvozd, Olga Shevchenko, Yevhen Slepuzhnikov, Rustam Murasov, Valerii Khrystych, Valery Strelets, Svitlana Kryvonis, Vasyl Rotar, Volodymyr Lypovyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
