МОСКВА, 20 марта. /ТАСС/. Исследователи химического и физического факультетов МГУ им. М. В. Ломоносова нашли способ повысить стабильность работы газовых сенсоров для систем машинного обоняния («электронный нос») за счет усовершенствования структуры материалов в их основе. Об этом сообщила пресс-служба вуза.
Полупроводниковые газовые сенсоры представляют собой миниатюрные высокочувствительные устройства, которые могут использоваться для детектирования газов с целью решения задач в области медицины, экологии и других сферах. Стабильный отклик сенсоров при длительной работе — ключевое требование для их применения в системах машинного обоняния, также известных как «электронный нос», уточнили в МГУ.
«Авторы показали, что стабильность полупроводниковых газовых сенсоров можно увеличить за счет замены собственных дефектов в кристаллической структуре оксидов металлов на примесные. Данная концепция расширяет возможности создания сенсорных материалов с длительным временем устойчивой работы», — говорится в сообщении.
Стабильность увеличилась вдвое.
Ученые изучили причины постепенного снижения эффективности работы сенсоров и обнаружили, что существенный вклад в это вносит процесс «исправления» дефектов структуры материалов: при высоких температурах места в кристаллической решетке, которые в нормальном состоянии занимали атомы кислорода, превращались в «пустые позиции», что ухудшало сенсорные свойства и приводило к постепенному снижению качества анализа.
«Для компенсации обнаруженного эффекта мы внедрили в структуру оксида искусственно созданные кислородные вакансии за счет добавления примеси, захватывающей электроны. Чтобы такая замена не привела к утрате свободных носителей заряда и, соответственно, полупроводниковых свойств, мы дополнительно ввели в систему необходимое количество примеси с избытком электронов (по отношению к решетке). В целом этот подход можно представить как замену собственных носителей заряда на генерируемые примесью», — уточнила аспирант кафедры неорганической химии первый автор исследования Алина Сагитова, чьи слова приводятся в сообщении.
Модифицированные сенсоры вдвое медленнее теряли сенсорный отклик в длительных измерениях по сравнению с немодифицированным полупроводником. Новый подход можно использовать для создания газочувствительных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, также отметили в пресс-службе МГУ.
Выводы ученых опубликованы в журнале Sensors and Actuators B: Chemical. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
