Сенсори на польових та фототранзисторах з металевими наночастинками та пористим кремнієм

Oksana Yuriivna Kutova; Tetyana Yuriivna Obukhova; Mykhailo Hryhorovych Dusheiko; Bogdan Oleksiyovych Loboda; Tetyana Ivanivna Borodinova; Serhii Viktorovych Tkach

doi:10.20535/2523-4455.2018.23.5.141665

Т. 23 · № 5 · 2018 жов 31, 2018 Мікросистеми та фізична електроніка

Сенсори на польових та фототранзисторах з металевими наночастинками та пористим кремнієм

Oksana Yuriivna Kutova Відповідальний Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

Tetyana Yuriivna Obukhova Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

Mykhailo Hryhorovych Dusheiko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

Bogdan Oleksiyovych Loboda Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

Tetyana Ivanivna Borodinova Інститут біоколоїдної хімії ім.. Ф.Д. Овчаренко, НАНУ Україна

Serhii Viktorovych Tkach Інститут надтвердих матеріалів ім. В. Бакуля, НАНУ Україна

Сторінки17-24 Опублікованожов 31, 2018

PDF

ТОМ 23 · № 5 · 2018 Переглянути випуск

Анотація

В статті досліджуються два типи сенсорів перекису водню – на основі польового транзистора та на основі фото транзистора. В обох випадках чутлива область розташовувалась на тильній стороні кремнієвої підкладки і складалася з шару пористого кремнію з наночастинками металів (платини або срібла). Пористий шар отримувався шляхом хімічного травлення в присутності металів. Сенсори з пористим кремнієм демонструють достатню чутливість в обох конфігураціях. Польова структура є більш керованою, проте має нижчу чутливість (8 μA/%), тоді як фототранзисторна структура є більш простою та чутливою (до 500 μA/%). Використання срібних та платинових наночастинок зменшує час відгуку сенсора до 2-3 хвилин. Бібл. 21, рис. 15.

Ключові слова

#пористий кремній #МДН-транзистор #фототранзистор #наночастинки срібла #наночастинки платини

Посилання

Chen, S., Yuan, R., Chai, Y. et “Electrochemical sensing of hydrogen peroxide using metal nanoparticles: a review” Microchim Acta vol. 180, p. 15., 2013 DOI: 10.1007/s00604-012-0904-4
Yuan Zhang, “Decoration of ZnO nanowires with Pt nanoparticles and their improved gas sensing and photocatalytic performance” Nanotechnology, vol. 21, p. 285501, 2010 DOI: 10.1088/0957-4484/21/28/285501
Luo, X., Morrin, A., Killard, Anthony J. and Smyth, Malcolm R., “Application of Nanoparticles in Electrochemical Sensors and Biosensors”. Electroanalysis, vol. 18, pp. 319–326, 2006 DOI: 10.1002/elan.200503415
Wang, Q., Zheng, J. “Electrodeposition of silver nanoparticles on a zinc oxide film: improvement of amperometric sensing sensitivity and stability for hydrogen peroxide determination” Microchim Acta vol. 169, p.361, 2010 DOI: 10.1007/s00604-010-0356-7
Wang, L., Zhu, H., Hou, H. “A novel hydrogen peroxide sensor based on Ag nanoparticles electrodeposited on chitosan-graphene oxide/cysteamine-modified gold electrode” J Solid State Electrochem, vol.16, p.1693, 2012 DOI: 10.1007/s10008-011-1576-4
T. Jalkanen, J. Tuura, E. Makila, J. Salonen “Electro-optical porous silicon gas sensor with enhanced selectivity” Sensors and Actuators B vol.147, pp. 100–104, 2010 DOI: 10.1007/s10008-011-1576-4
M.V. Chursanova, L.P. Germash, V.O. Yukhymchuk, V.M. Dzhagan, I.A. Khodasevich, D. Cojoc “Optimization of porous silicon preparation technology for SERS applications” Applied Surface Science vol. 256, pp.3369–3373, 2010 DOI: 10.1016/j.apsusc.2009.12.036
Han-Jung Kim, Young-You Kim, Ki-Won Lee “Multiparametric sensor based on DBR porous silicon for detection of ethanol gas” Current Applied Physics vol. 10 pp. 181 – 183, 2010, DOI: 10.1016/j.cap.2009.04.020
Saakshi Dhanekar, S. S. Islam, T. Islam, A. K. Shukla, Harsh. “Organic vapour sensing by porous silicon: Influence of molecular kinetics in selectivity studies” Physica E, vol. 42, pp. 1648 – 1652, 2010 DOI: 10.1016/j.physe.2010.01.017
J. Diana, V. Vrkoslav, I. Jelinek “Recognition enhancement of oxidized and methyl-10-undecenoate functionalized porous silicon in gas phase photoluminescence sensing” Sensors and Actuators B vol.147, pp. 406 – 410, 2010, DOI: 10.1016/j.snb.2010.03.073
L. N. Acquaroli, R. Urteaga, R. R. Koropecki “Innovative design for optical porous silicon gas sensor” Sensors and Actuators B: Chemical, vol.149, is.1. pp. 189 – 193, 2010, DOI: 10.1016/j.snb.2010.05.065
V. A. Skryshevsky “Basics of MIS-type gas sensors with thin nanoporous silicon” Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2014 IEEE 34th International Conference 15-18 April 2014 Kyiv. – pp. 78-82, 2014 DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873967
Ali A. Ensafi, Fatemeh Rezaloo, B. Rezaei, Electrochemical sensor based on porous silicon/silver nanocomposite for the determination of hydrogen peroxide Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 231, pp. 239-244, 2016, DOI: 10.1016/j.snb.2016.03.018
Ensafi, M. Mokhtari Abarghoui, B. Rezaei, Electrochemical determination of hydrogen peroxide using copper/porous silicon based non-enzymatic sensor // Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 196, pp. 398-405, 2014 DOI: 10.1016/j.snb.2014.02.028
Al-Hardan, N.H.; Abdul Hamid, M.A.; Shamsudin, R.; AL-Khalqi, E.M.; Kar Keng, L.; Ahmed, N.M. “Electrochemical Hydrogen Peroxide Sensor Based on Macroporous Silicon” Sensors, vol.18, p.716, 2018 DOI: 10.3390/s18030716
M. Dusheiko, V. Ilchenko, T. Obukhova and M. Stepanova, "Sensors on FET with porous silicon," 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kiev, 2017, pp. 162-164, 2017 DOI: 10.1109/ELNANO.2017.7939739
O. Kutova, M. Dusheiko, T. Obukhova, V. Tymofeev, N. Maksimchuk, T. Borodinova “H2O2 sensor based on FET with active layer in substrate area” Sensor Electronics and Microsystem Technologies, vol 14, No 4, pp 5-12, 2017
V. Estela-Lupis, T. Borodinova, I. Urkova “Extracellular biomineralization and gold and platinum nano- and microcrystallytes synthesis in polysaccharides wather solutions” in Colloid-chemical basis of nanoscience Kyiv: Akademperiodika, 2005.
C. Chartier, S. Bastide, C. Levy-Clement “Metal-assisted wet chemical etching of crystalline silicon” Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 3-7 September 2007, Milan, Italy, pp. 1231-1234, 2007, DOI: 10.1016/j.nantod.2014.04.013
Zhipeng Huang, Xuanxiong Zhang, Manfred Reiche, Lifeng Liu, Woo Lee, Tomohiro Shimizu, Stephan Senz, and Ulrich Gösele, Extended arrays of vertically aligned sub-10 nm diameter [100] Si nanowires by metal-assisted chemical etching, Nano Letters, vol. 8, No. 9, pp. 3045-3051, 2008 DOI: 10.1021/nl802324y
Zhipeng Huang, Nadine Geyer, Peter Werner, Johannes de Boor, Ulrich Gösele, Metal-Assisted Chemical Etching of silicon: A Review, Adv. Mater, vol.23, pp. 285–308, 2011 DOI: 10.1002/adma.201001784

Попередня у випуску Оцінка якості уявних рухів на основі машинного навчання для застосування в нейрокомп’ютерних інтерфейсах Наступна у випуску Рекордна ефективність сонячних батарей на варізонних трінітрідах квантових енесторів-зоністорів

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Механічно перелаштовувана антена з іонно-полімерним металевим композитом

Artem Serhiyovych Chernov, Oleksii O. Malyshok, Victor Anatoliiovych Kazmirenko, Irina Petrivna Holubeva, Yuriy Vasylovych Prokopenko, Guy A. E. Vandenbosch

Розглядається актуальна задача створення антен для сучасних бездротових систем, здатних до роботи у різних частотних діапазонах. Зазвичай для перелаштування частоти…

#структура з відхиленням електрода #фільтена #перелаштування частоти #актюатор ІМПК

с. 343504.1-343504.6

10.20535/2523-4455.mea.343504

Модель генератора Маркса для генерації коронного розряду у повітрі

Andrii Viktorovych Melnyk, Oleh Mykolaiovych Bevza, Anatolii Ivanovych Kuzmichiev

У статті розглянуто роботу генератора Маркса з навантаженням у вигляді від'ємного коронного розряду в повітрі за атмосферного тиску та побудовано його електричну модель.…

#коронний розряд #генератор Маркса #висока напруга #іонізація

с. 324599.1-324599.8

10.20535/2523-4455.mea.324599

Взаємодія срібних наночастинок з підкладкою в умовах плазмонного резонансу

Yurii I. Mysiuk, Yurii B. Smachylo, Oleksandr V. Ilin, Tetiana Oleksandrivna Bulavinets, Iryna Y. Yaremchuk

Взаємодія між наночастинками металів і підкладками в умовах плазмонного резонансу відіграє вирішальну роль у різних оптичних застосуваннях. У цій роботі ми досліджуємо…

#наночастинки срібла #переріз екстинкції #підкладка #локалізований поверхневий плазмонний резонанс

с. 303929.1-303929.6

10.20535/2523-4455.mea.303929

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Heorhii Serhiiovych Koltsov, Tetiana Yuriivna Obukhova, Особливості фотолюмінесценції та спектрів пропускання тонких шарів пористого кремнію на діелектричних основах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Oksana Yuriivna Kutova, Vladimir Ivanovych Tymofieiev, Mykhailo H. Dusheiko, Guillaume Brotons, Сенсор бета-лактоглобуліну на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2 , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 4 (2019)

Схожі статті

Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Heorhii Serhiiovych Koltsov, Tetiana Yuriivna Obukhova, Особливості фотолюмінесценції та спектрів пропускання тонких шарів пористого кремнію на діелектричних основах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Liubomyr Mykolaiovych Korolevych, Natalia Maksimchuk, Oleksandr Vasyliovych Borysov, Вплив методів отримання тонких плівок оксиду церію на вольт-фарадні характеристики МДН-структур , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 3 (2019)
Oleksandr Viktorovych Machulianskyi, Питома електрична поляризованість наночастинок міді в оптичному діапазоні спектру , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 2 (2018)
Oksana Yuriivna Kutova, Vladimir Ivanovych Tymofieiev, Mykhailo H. Dusheiko, Guillaume Brotons, Сенсор бета-лактоглобуліну на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2 , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 4 (2019)
Oleksandr Viktorovich Machulianskyi, Оптичні властивості наночастинок нікелю в системах зі статистично неоднорідною структурою , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
Andrii Volodymyrovych Osinsky, Andrii Volodymyrovych Diahiliev, Oleksandr Vasylovych Borysov, Nataliia Mykolaivna Liakhova, Marat Serhiiovych Onachenko, Nina Olehivna Sukhovii, Ihor Vitaliiovych Masol, Volodymyr Ivanovych Osinsky, Рекордна ефективність сонячних батарей на варізонних трінітрідах квантових енесторів-зоністорів , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 5 (2018)
Ірина Брика, Наталія Юріївна Філіпова, Двостороння система попередження учасників дорожнього руху на базі мікроконтролера ESP32 , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Sergey M. Osinov, Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Boris Ivanovych Lupyna, Olexandr Vasylovych Borisov, Моделювання багатофункціанального терморезистивного перетворювача, що використовує технологію теплообміну , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Oleksandr Ihorovych Bezvеrhyi, Ludmіla Oleksandrivna Grigoryeva, Електромеханічна чутливість круглих та кільцевих п'єзоелектричних тонких пластин при механічному збуренні , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Oksana Ihorivna Pedchenko, Оцінка ритміко-динамічної структури україномовних діагностичних артикуляційних таблиць , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 5 (2018)

1-10 з 80 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] Chen, S., Yuan, R., Chai, Y. et “Electrochemical sensing of hydrogen peroxide using metal nanoparticles: a review” Microchim Acta vol. 180, p. 15., 2013 DOI: 10.1007/s00604-012-0904-4

[2] Yuan Zhang, “Decoration of ZnO nanowires with Pt nanoparticles and their improved gas sensing and photocatalytic performance” Nanotechnology, vol. 21, p. 285501, 2010 DOI: 10.1088/0957-4484/21/28/285501

[3] Luo, X., Morrin, A., Killard, Anthony J. and Smyth, Malcolm R., “Application of Nanoparticles in Electrochemical Sensors and Biosensors”. Electroanalysis, vol. 18, pp. 319–326, 2006 DOI: 10.1002/elan.200503415

[4] Wang, Q., Zheng, J. “Electrodeposition of silver nanoparticles on a zinc oxide film: improvement of amperometric sensing sensitivity and stability for hydrogen peroxide determination” Microchim Acta vol. 169, p.361, 2010 DOI: 10.1007/s00604-010-0356-7

[5] Wang, L., Zhu, H., Hou, H. “A novel hydrogen peroxide sensor based on Ag nanoparticles electrodeposited on chitosan-graphene oxide/cysteamine-modified gold electrode” J Solid State Electrochem, vol.16, p.1693, 2012 DOI: 10.1007/s10008-011-1576-4

[6] T. Jalkanen, J. Tuura, E. Makila, J. Salonen “Electro-optical porous silicon gas sensor with enhanced selectivity” Sensors and Actuators B vol.147, pp. 100–104, 2010 DOI: 10.1007/s10008-011-1576-4

[7] M.V. Chursanova, L.P. Germash, V.O. Yukhymchuk, V.M. Dzhagan, I.A. Khodasevich, D. Cojoc “Optimization of porous silicon preparation technology for SERS applications” Applied Surface Science vol. 256, pp.3369–3373, 2010 DOI: 10.1016/j.apsusc.2009.12.036

[8] Han-Jung Kim, Young-You Kim, Ki-Won Lee “Multiparametric sensor based on DBR porous silicon for detection of ethanol gas” Current Applied Physics vol. 10 pp. 181 – 183, 2010, DOI: 10.1016/j.cap.2009.04.020

[9] Saakshi Dhanekar, S. S. Islam, T. Islam, A. K. Shukla, Harsh. “Organic vapour sensing by porous silicon: Influence of molecular kinetics in selectivity studies” Physica E, vol. 42, pp. 1648 – 1652, 2010 DOI: 10.1016/j.physe.2010.01.017

[10] J. Diana, V. Vrkoslav, I. Jelinek “Recognition enhancement of oxidized and methyl-10-undecenoate functionalized porous silicon in gas phase photoluminescence sensing” Sensors and Actuators B vol.147, pp. 406 – 410, 2010, DOI: 10.1016/j.snb.2010.03.073

[11] L. N. Acquaroli, R. Urteaga, R. R. Koropecki “Innovative design for optical porous silicon gas sensor” Sensors and Actuators B: Chemical, vol.149, is.1. pp. 189 – 193, 2010, DOI: 10.1016/j.snb.2010.05.065

[12] V. A. Skryshevsky “Basics of MIS-type gas sensors with thin nanoporous silicon” Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2014 IEEE 34th International Conference 15-18 April 2014 Kyiv. – pp. 78-82, 2014 DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873967

[13] Ali A. Ensafi, Fatemeh Rezaloo, B. Rezaei, Electrochemical sensor based on porous silicon/silver nanocomposite for the determination of hydrogen peroxide Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 231, pp. 239-244, 2016, DOI: 10.1016/j.snb.2016.03.018

[14] Ensafi, M. Mokhtari Abarghoui, B. Rezaei, Electrochemical determination of hydrogen peroxide using copper/porous silicon based non-enzymatic sensor // Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 196, pp. 398-405, 2014 DOI: 10.1016/j.snb.2014.02.028

[15] Al-Hardan, N.H.; Abdul Hamid, M.A.; Shamsudin, R.; AL-Khalqi, E.M.; Kar Keng, L.; Ahmed, N.M. “Electrochemical Hydrogen Peroxide Sensor Based on Macroporous Silicon” Sensors, vol.18, p.716, 2018 DOI: 10.3390/s18030716

[16] M. Dusheiko, V. Ilchenko, T. Obukhova and M. Stepanova, "Sensors on FET with porous silicon," 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kiev, 2017, pp. 162-164, 2017 DOI: 10.1109/ELNANO.2017.7939739

[17] O. Kutova, M. Dusheiko, T. Obukhova, V. Tymofeev, N. Maksimchuk, T. Borodinova “H2O2 sensor based on FET with active layer in substrate area” Sensor Electronics and Microsystem Technologies, vol 14, No 4, pp 5-12, 2017

[18] V. Estela-Lupis, T. Borodinova, I. Urkova “Extracellular biomineralization and gold and platinum nano- and microcrystallytes synthesis in polysaccharides wather solutions” in Colloid-chemical basis of nanoscience Kyiv: Akademperiodika, 2005.

[19] C. Chartier, S. Bastide, C. Levy-Clement “Metal-assisted wet chemical etching of crystalline silicon” Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 3-7 September 2007, Milan, Italy, pp. 1231-1234, 2007, DOI: 10.1016/j.nantod.2014.04.013

[20] Zhipeng Huang, Xuanxiong Zhang, Manfred Reiche, Lifeng Liu, Woo Lee, Tomohiro Shimizu, Stephan Senz, and Ulrich Gösele, Extended arrays of vertically aligned sub-10 nm diameter [100] Si nanowires by metal-assisted chemical etching, Nano Letters, vol. 8, No. 9, pp. 3045-3051, 2008 DOI: 10.1021/nl802324y

[21] Zhipeng Huang, Nadine Geyer, Peter Werner, Johannes de Boor, Ulrich Gösele, Metal-Assisted Chemical Etching of silicon: A Review, Adv. Mater, vol.23, pp. 285–308, 2011 DOI: 10.1002/adma.201001784