پوشش نانو سیم‌های اکسید روی بر روی الکترود آرایه های درهمتنیده طلا و بررسی عملکرد نانو حسگر گازهای الکلی

محورهای موضوعی : روش ها و فرآیندهای نوین در تولید

حمید غیور ¹ , امین نکوبین ² , امیرعباس نوربخش ³

1 - هیات علمی
2 - دانشگاه ازاد اسلامی نجف اباد
3 - دانشگاه ازاد اسلامی شهرضا

تاریخ دریافت : 1394/02/12 تاریخ پذیرش : 1395/06/20 تاریخ انتشار : 1395/06/01

کلید واژه: حسگر گازی, نانومیله های اکسید روی, رشد هیدروترمال,

چکیده مقاله :

الکترود آرایه‌های درهمتنیده با استفاده از نانولیتوگرافی طلا بر روی بستر آلومینایی با روش PVD ساخته شد.از نانو میله ‌اکسید روی به عنوان ماده حسگر استفاده شده که به روش هیدروترمال بر روی بذر لایه ای از اکسید روی سنتز شد. نانومیله‌های سنتز شده با استفاده از تفرق پرتو ایکس‌(XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری با تفکیک بالا(HR-TEM) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)مشخصه یابی گردید. عملکرد حسگری برای چهار گاز الکلی بررسی شد.به منظور بهینه کردن شرایط حسگری حساسیت و پاسخ نانومیله های اکسید روی در گستره دمایی 50 تا 300 درجه سانتیگراد بررسی شد. دمای کاری 47 درجه ساتیگراد به عنوان دمای بهینه انتخاب گردید و متغیرهای مهمی همچون حساسیت حسگر،زمان پاسخ دهی و زمان بازیابی برای چهار گاز در دمای ثابت و برای غلظتهای مختلف به دست آمد. نتایج حاصل نشان داد که با استفاده از نانومیله های همراستای اکسید روی؛ گازهای الکلی در دمای پایین با حساسیت بالا قابل تشخیص هستند.

چکیده انگلیسی:

Interdigitated array electrods1 were prepared by nanolithography of gold on alumina substrate via PVD method. ZnOnanorods used as sensor were synthesized by hydrothermal method on a spotter-coated seed layer of zinc oxide. The synthesized nanorods were characterized by X-ray diffraction (XRD), high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM). Sensor functioning was investigated with regard to four alcoholic gases. In order to improve the sensing conditions, the sensitivity and response of ZnOnanorods in the temperature range of 50-300°C were studied. The working temperature of 47°C was selected as the optimal temperature and important variables such as sensitivity of the sensor, response time, and recovery time were obtained for the four testing gases at constant temperature and different concentrations. Results revealed that by usingZnO array nanorods,alcoholic gases with highsensitivity can be detected.

منابع و مأخذ:

[1]     S. Ju, K. Lee & D. B. Janes, “Low operating voltage single ZnO nanowire field-effect transistors enabled by self-assembled organic gate nanodielectrics”, Nano Lett, Vol. 11, pp. 2281-2286, 2005.

 

[2]     J. Goldberger, D. J. Sirbuly, M. Law & P. Yang, “ZnO nanowire Transistors”, J. Phys. Chem. B, Vol. 1, pp. 9-14, 2005.

 

[3]     W. Heo, L. C. Tien & Y. Kwon, “Depletion-mode ZnO nanowire field-effect transistor”, Appl. Phys. Lett, Vol. 12, pp. 2274-2276, 2004.

 

[4]     H. T.Ng & J. Han, “Single crystal nanowire vertical surround-gate field-effect transistor”, Nano Lett. Vol. 7, pp. 1274-1252, 2004.

 

[5]     K. Keem & D. Y. Jeong, “Fabrication and device characterization of omegashaped-gate ZnO nanowire field-effect transistors”, Nano Lett. Vol. 7, pp. 1454-1458, 2006.

 

[6]     G. Z.Shen, “Devices and chemical sensing applications of metal oxide nanowires”, J. Mater. Chem, Vol. 19, pp. 828-839, 2009.

 

[7]     S Ju, “Fabrication of fully transparent nanowire transistors for transparent and flexible electronics”, Nat. Nanotech, Vol. 2, pp. 378-384, 2007.

 

[8]     P. Chen, “High-performance single crystalline arsenic-doped indium oxide nanowires for transparent thin-film transistors and active matrix organic light-emitting diode display”, ACS Nano, Vol. 11, pp. 3383-3390, 2009.

 

[9]     F. Zhang, “High-performance, fully transparent, and flexible zincdoped indium oxide nanowire transistors”, Appl. Phys. Lett, Vol. 12, pp. 103-123, 2009.

 

[10] Q. Wan, “Doping-Dependent Electrical Characteristics of SnO2 Nanowires”, small, Vol. 4, pp. 451–454, 2008.

[11] Q. Wan, “Fabrication and ethanol sensing characteristics of ZnO nanowire gas sensors”, Appl. Phys. Lett, Vol.18, pp. 3654-3656, 2004.

 

[12] Z. Fan & G. Lu, “Chemical sensing with ZnO nanowire field-effect transistor”, IEEE Trans. Nanotech, Vol. 4, pp. 393-396, 2006.

 

[13] J. Son, “Synthesis of horizontally aligned ZnO nanowires localized at terrace edges and application for high sensitivity gas sensor”, Appl. Phys. Lett, Vol. 5, pp. 053109, 2008.

 

[14] D. Zhang, “Detection of NO₂ down to ppb levels using individual and multiple In₂O₃ nanowire devices”, Nano Lett, Vol. 10, pp. 1919-1924, 2004.

 

[15] Z. Zang, “Tailoring Zinc oxide nanowires for high performance amperometric glucose sensor”, Electroanalisis, Vol. 9, pp. 1008-1014, 2007.

 

[16] J. Zhou, “Flexiblepiezotronic strain sensor, Nano Lett”, Vol. 9, pp. 3035-3040, 2008.

 

[17] Q. Wan & J. Huang, “Branched SnO₂ nanowires on metallic nanowire backbones for ethanol sensors application”, Appl. Phys. Lett, Vol. 10, pp. 102101, 2008.

 

[18] Q. Kuang & C. Lao, “High-sensitivity humidity sensor based on a single SnO₂ nanowire”, J. Am. Chem. Soc, Vol. 19, pp. 6070 - 6071, 2007.

 

[19] P. H. Yeh, Z. Li, & Z. L. Wang, “Schottky-gated probe-free ZnO nanowire biosensor ”, Adv. Mater, Vol. 21, pp. 4975-4978, 2009.

 

[20] S. N. Das, K. J. Moon, J. P.Kar, J. H. Choi, J. Xiong, , T. I. Lee, & J. M. Myoung, “ZnO single nanowire-based UV detectors”, Appl. Phys. Lett, Vol. 97, pp. 022103, 2010.