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用掃描電鏡來(lái)了解基于納米線的氣體傳感器

 更新時(shí)間:2017-12-20 點(diǎn)擊量:2664

納米線廣泛應(yīng)用于電子領(lǐng)域。通常用于晶體管,并在效率方面有巨大優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗鼈兊母呖v橫比可以很好地控制通道電流。納米線在用作蛋白質(zhì)和化學(xué)傳感器時(shí)也被廣泛研究。通過(guò)改進(jìn)和開(kāi)發(fā)新的制造方法,研究人員正在探索更新更的基于納米線的氣體傳感器。在這篇博客中,討論掃描電鏡如何幫助表征納米線和了解其氣體感知行為。

 

用作氣體傳感的納米線

 

一篇具有啟發(fā)性的文章(X. Chen et al., Sensors and Actuators B: Chemical, 177 (2013): 178-195. )詳細(xì)描述了基于納米線的氣體傳感器的制造流程,配置,工作原理。它們通常具有高靈敏度和響應(yīng)時(shí)間迅速、高選擇性和高穩(wěn)定性。納米線重量輕,具有低功耗、無(wú)線通信能力和低溫操作性,使它們適合廣泛應(yīng)用。納米線的合成包括幾項(xiàng)技術(shù),可分為兩大類(lèi):

 

  • 自上向下的方法,首先從一個(gè)尺寸大的物體開(kāi)始,然后再降到納米級(jí);
  • 自下向上的方法,從單個(gè)原子和分子開(kāi)始構(gòu)建所需的納米結(jié)構(gòu)。

 

S*SI納米傳感器:濕度和二氧化碳傳感領(lǐng)域

 

K. Mistewicz等人 (Nanoscale Research Letters(2017)12:97)研究了S*SI納米線作為傳感器,對(duì)氮?dú)獾臐穸群偷獨(dú)庵卸趸紳舛鹊倪m應(yīng)性。該納米線運(yùn)用自下向上的方法制造——由一種含有納米晶體的干凝膠,用聲化學(xué)法制成。

 

兩種傳感器的制造和分析:一種是由矩形S*SI干凝膠的樣品制成的混亂的納米線,如圖1所示,還有一種是S*SI納米線卡在一個(gè)襯底上,由稀釋的干凝膠制成,如圖2所示。

 

在后一種情況下,納米線通過(guò)直流電場(chǎng)輔助技術(shù)垂直于電極排列。掃描電鏡分析對(duì)于確定納米線傳感器的結(jié)構(gòu)和理解其行為是至關(guān)重要的。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,混亂形態(tài)的納米線在濕度感知方面表現(xiàn)較好,但響應(yīng)速度較慢。原因在于水分子在納米線的邊界和納米線之間連接處附近吸收。*次,作者提出了S*SI納米線對(duì)CO2的電響應(yīng),即電導(dǎo)率的增加,與干燥凝膠相比,排列的單納米線更好。了解這種形狀的能力對(duì)于理解基于納米線的氣體傳感器的行為至關(guān)重要。

 

圖1:排列混亂的S*SI納米線氣體傳感器的SEM圖像【由K . Mistewicz提供】

 

圖2:?jiǎn)蜗騍*SI納米線氣體傳感器的SEM圖像【由K . Mistewicz提供】

 

 

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