Tá aird mhéadaithe á fháil ar fhorbairt braiteoirí gáis ardfheidhmíochta, iniompartha agus miniaturized i réimsí na monatóireachta comhshaoil, na slándála, na diagnóisic leighis agus na talmhaíochta.I measc na n-uirlisí braite éagsúla, is iad braiteoirí gáis chemo-resistant miotail-ocsaíd-leathsheoltóra (MOS) an rogha is coitianta d'iarratais tráchtála mar gheall ar a gcobhsaíocht ard, ar chostas íseal, agus ar íogaireacht ard.Is é ceann de na cineálacha cur chuige is tábhachtaí chun feidhmíocht an bhraiteora a fheabhsú tuilleadh ná heitreajunctions nana-bhunaithe MOS (MOS heitrea-nanastruchtúrtha) a chruthú ó nana-ábhair MOS.Mar sin féin, tá meicníocht braite braiteoir MOS heteronanostructured difriúil ó shingil braiteoir gáis MOS, toisc go bhfuil sé casta go leor.Bíonn tionchar ag paraiméadair éagsúla ar fheidhmíocht braiteoir, lena n-áirítear airíonna fisiceacha agus ceimiceacha an ábhair íogair (cosúil le méid gráin, dlús locht, agus folúntais ocsaigine ábhartha), teocht oibriúcháin, agus struchtúr feiste.Cuireann an t-athbhreithniú seo roinnt coincheap i láthair maidir le braiteoirí gáis ardfheidhmíochta a dhearadh trí anailís a dhéanamh ar mheicníocht braite braiteoirí MOS ilchineálacha nanastruchtúrtha.Ina theannta sin, pléitear tionchar struchtúr geoiméadrach an fheiste, arna chinneadh ag an gcaidreamh idir an t-ábhar íogair agus an leictreoid oibre.Chun staidéar a dhéanamh ar iompar braiteora go córasach, tugann an t-alt seo isteach agus pléann sé an mheicníocht ghinearálta aireachtála ar thrí struchtúir gheoiméadracha tipiciúla feistí bunaithe ar ábhair heteronanostructured éagsúla.Beidh an forbhreathnú seo mar threoir do léitheoirí sa todhchaí a dhéanann staidéar ar mheicníochtaí íogaire braiteoirí gáis agus a fhorbróidh braiteoirí gáis ardfheidhmíochta.
Fadhb atá ag éirí níos tromchúisí i gcónaí is ea truailliú aeir agus fadhb thromchúiseach comhshaoil dhomhanda atá ina bhagairt ar leas daoine agus daoine beo.Is féidir le ionanálú truailleán gásach a bheith ina chúis le go leor fadhbanna sláinte amhail galar riospráide, ailse scamhóg, leoicéime agus fiú bás roimh am1,2,3,4.Ó 2012 go 2016, tuairiscíodh go bhfuair na milliúin duine bás de bharr truaillithe aeir, agus gach bliain, bhí na billiúin daoine faoi lé droch-chaighdeán an aeir5.Dá bhrí sin, tá sé tábhachtach braiteoirí gáis iniompartha agus miniaturized a fhorbairt ar féidir leo aiseolas fíor-ama agus ardfheidhmíocht braite a sholáthar (m.sh. íogaireacht, roghnaíocht, cobhsaíocht, agus amanna freagartha agus aisghabhála).Chomh maith le monatóireacht comhshaoil, tá ról ríthábhachtach ag braiteoirí gáis i sábháilteacht6,7,8, diagnóisic leighis9,10, dobharshaothrú11 agus réimsí eile12.
Go dtí seo, tugadh isteach roinnt braiteoirí gáis iniompartha bunaithe ar mheicníochtaí braite éagsúla, mar shampla braiteoirí optúla13,14,15,16,17,18, leictriceimiceach19,20,21,22 agus braiteoirí friotacha ceimiceacha23,24.Ina measc, is iad braiteoirí resistive ceimiceacha miotail-ocsaíd-leathsheoltóra (MOS) na cinn is coitianta in iarratais tráchtála mar gheall ar a gcobhsaíocht ard agus a gcostas íseal25,26.Is féidir an tiúchan ábhar salaithe a chinneadh go simplí tríd an athrú ar fhriotaíocht MOS a bhrath.Go luath sna 1960idí, tuairiscíodh na chéad braiteoirí gáis chemo-resistive bunaithe ar scannáin tanaí ZnO, rud a ghin suim mhór i réimse na braite gáis27,28.Sa lá atá inniu ann, úsáidtear go leor MOS éagsúla mar ábhair íogaire gáis, agus is féidir iad a roinnt ina dhá chatagóir bunaithe ar a n-airíonna fisiceacha: n-cineál MOS le leictreoin mar na hiompróirí muirir is mó agus p-cineál MOS le poill mar an tromlach iompróirí muirear.iompróirí muirear.Go ginearálta, níl an MOS p-cineál chomh coitianta ná an MOS n-cineál toisc go bhfuil freagra ionduchtach an p-cineál MOS (Sp) comhréireach le fréamh cearnach an n-cineál MOS (\(S_p = \ sqrt {). S_n} \ ) ) ag na boinn tuisceana céanna (mar shampla, an struchtúr moirfeolaíoch céanna agus an t-athrú céanna ar lúbadh na mbannaí san aer) 29,30.Mar sin féin, tá fadhbanna fós le sárú ag braiteoirí aon-bhonn MOS amhail teorainn braite neamhleor, íogaireacht íseal agus roghnaíocht in iarratais phraiticiúla.Is féidir dul i ngleic go pointe áirithe le saincheisteanna roghnaíochta trí eagair braiteoirí a chruthú (ar a dtugtar “srón leictreonach”) agus ionchorprú a dhéanamh ar halgartaim anailíse ríomha amhail cainníochtú veicteora oiliúna (LVQ), anailís phríomh-chomhpháirte (PCA), agus anailís ar pháirteanna ar a laghad (PLS)31 , 32, 33, 34, 35. Ina theannta sin, táirgeadh íseal-tríthoiseach MOS32,36,37,38,39 (eg nana-ábhair aontoiseach (1D), 0D agus 2D), chomh maith le húsáid nana-ábhar eile ( m.sh. MOS40,41,42 , nanacháithníní miotail uasal (NPs)43,44, nana-ábhair charbóin45,46 agus polaiméirí seoltacha47,48) chun heitrea-junctions nanascála a chruthú (ie, MOS heitrana-struchtúrtha) is cineálacha cur chuige eile is fearr leo chun na fadhbanna thuas a réiteach.I gcomparáid le scannáin MOS tiubh traidisiúnta, is féidir le MOS íseal-tríthoiseach a bhfuil achar dromchla ard sonrach aige suíomhanna níos gníomhaí a sholáthar le haghaidh asaithe gáis agus éascú a dhéanamh ar idirleathadh gáis36,37,49.Ina theannta sin, is féidir le dearadh heteronanostructures MOS-bhunaithe tuilleadh iompair iompróir a tune ag an heterointerface, agus mar thoradh ar athruithe móra ar fhriotaíocht mar gheall ar fheidhmeanna oibriúcháin éagsúla50,51,52.Ina theannta sin, is féidir le cuid de na héifeachtaí ceimiceacha (m.sh., gníomhaíocht chatalaíoch agus imoibrithe dromchla sineirgisteacha) a tharlaíonn i ndearadh heteronanostructures MOS feabhas a chur ar fheidhmíocht braiteora freisin.50,53,54 Cé go mbeadh dearadh agus déantús heteronanostructures MOS ina chur chuige tuar dóchais inti chun feabhas a chur ar. feidhmíocht braiteora, is gnách go n-úsáideann braiteoirí ceimiceacha-fhrithsheasmhacha nua-aimseartha triail agus earráid, rud a thógann am agus neamhéifeachtach.Mar sin, tá sé tábhachtach meicníocht braite braiteoirí gáis atá bunaithe ar MOS a thuiscint mar is féidir leis dearadh braiteoirí treo ardfheidhmíochta a threorú.
Le blianta beaga anuas, d'fhorbair braiteoirí gáis MOS go tapa agus foilsíodh roinnt tuarascálacha ar nanastruchtúir MOS55,56,57, braiteoirí gáis teocht an tseomra58,59, ábhair braiteoirí MOS speisialta60,61,62 agus braiteoirí gáis speisialtachta63.Díríonn páipéar athbhreithnithe in Léirmheasanna Eile ar mheicníocht braite braiteoirí gáis a shoiléiriú bunaithe ar airíonna fisiceacha agus ceimiceacha intreacha MOS, lena n-áirítear ról na bhfolúntas ocsaigine 64 , ról heitrisanastruchtúir 55, 65 agus aistriú luchta ag heitrea-chomhéadan 66. Ina theannta sin , bíonn tionchar ag go leor paraiméadair eile ar fheidhmíocht braiteora, lena n-áirítear heterostructure, méid gráin, teocht oibriúcháin, dlús locht, folúntais ocsaigine, agus fiú plánaí criostail oscailte den ábhar íogair25,67,68,69,70,71.72, 73. Mar sin féin, déanann struchtúr geoiméadrach (is annamh a luaitear) an fheiste, arna chinneadh ag an gcaidreamh idir an t-ábhar braite agus an leictreoid oibre, difear suntasach freisin ar íogaireacht an braite74,75,76 (féach cuid 3 le haghaidh tuilleadh sonraí) .Mar shampla, Kumar et al.Thuairiscigh 77 braiteoir gáis bunaithe ar an ábhar céanna (m.sh., braiteoirí gáis dhá chiseal bunaithe ar TiO2@NiO agus NiO@TiO2) agus breathnaíodh athruithe éagsúla ar fhriotaíocht gháis NH3 mar gheall ar chéimseata éagsúla feiste.Dá bhrí sin, nuair a dhéantar anailís ar mheicníocht braite gáis, tá sé tábhachtach struchtúr na feiste a chur san áireamh.San athbhreithniú seo, díríonn na húdair ar mheicníochtaí braite MOS-bhunaithe do nanastruchtúir ilchineálach agus struchtúir gléasanna éagsúla.Creidimid gur féidir leis an athbhreithniú seo feidhmiú mar threoir do léitheoirí ar mian leo meicníochtaí braite gáis a thuiscint agus a anailísiú agus go bhféadfaidh sé cur le forbairt braiteoirí gáis ardfheidhmíochta sa todhchaí.
Ar fig.Taispeánann 1a an tsamhail bhunúsach de mheicníocht braite gáis bunaithe ar MOS amháin.De réir mar a ardaíonn an teocht, tarraingeoidh asaithe móilíní ocsaigine (O2) ar dhromchla an MOS leictreoin ón MOS agus foirmeoidh sé speicis anionic (amhail O2- agus O-).Ansin, cruthaítear ciseal ídiú leictreon (EDL) le haghaidh MOS n-cineál nó ciseal carntha poll (HAL) le haghaidh MOS p-cineál ar dhromchla an MOS 15, 23, 78. An idirghníomhaíocht idir O2 agus an Cruthaíonn MOS banna seolta an dromchla MOS chun lúbadh aníos agus bacainn fhéideartha a chruthú.Ina dhiaidh sin, nuair a bhíonn an braiteoir nochta don ghás sprice, imoibríonn an gás atá asaithe ar dhromchla an MOS le speicis ocsaigin ianach, ag mealladh leictreoin (gás ocsaídeach) nó ag bronnadh leictreoin (gás a laghdú).Is féidir le haistriú leictreon idir an spriocghás agus an MOS leithead an EDL nó HAL30,81 a choigeartú, rud a fhágann go n-athrófar friotaíocht iomlán an bhraiteora MOS.Mar shampla, le haghaidh gás laghdaitheora, aistreofar leictreoin ón ngás laghdaitheora go MOS n-cineál, rud a fhágann go mbeidh EDL níos ísle agus friotaíocht níos ísle ann, dá ngairtear iompar braiteoir n-cineál.I gcodarsnacht leis sin, nuair a bhíonn MOS p-cineál nochta do ghás laghdaitheach a chinneann an t-iompar íogaireachta p-cineál, crapadh an HAL agus méadaíonn an fhriotaíocht mar gheall ar dheonú leictreoin.Maidir le gáis ocsaídeacha, tá freagra an bhraiteora contrártha leis an bhfreagra chun gás a laghdú.
Meicníochtaí braite bunúsacha le haghaidh MOS n-cineál agus p-cineál chun gáis a laghdú agus a ocsaídiú b Príomhfhachtóirí agus airíonna fisiciceimiceacha nó ábharacha a bhaineann le braiteoirí gáis leathsheoltóra 89
Seachas an mheicníocht braite bunúsach, tá na meicníochtaí braite gáis a úsáidtear i braiteoirí gáis praiticiúla casta go leor.Mar shampla, ní mór d'úsáid iarbhír braiteoir gáis go leor ceanglais a chomhlíonadh (cosúil le híogaireacht, roghnaíocht, agus cobhsaíocht) ag brath ar riachtanais an úsáideora.Tá dlúthbhaint ag na ceanglais seo le hairíonna fisiceacha agus ceimiceacha an ábhair íogair.Mar shampla, léirigh Xu et al.71 go n-éireoidh braiteoirí bunaithe ar SnO2 an íogaireacht is airde nuair a bhíonn an trastomhas criostail (d) comhionann le nó níos lú ná dhá uair an fad Debye (λD) de SnO271.Nuair a d ≤ 2λD, tá SnO2 ídithe go hiomlán tar éis asaithe móilíní O2, agus is é freagra an braiteora don ghás laghdaitheora uasta.Ina theannta sin, is féidir le paraiméadair éagsúla eile difear a dhéanamh ar fheidhmíocht braiteora, lena n-áirítear teocht oibriúcháin, lochtanna criostail, agus fiú eitleáin criostail nochta an ábhair braite.Go háirithe, mínítear tionchar na teochta oibriúcháin leis an iomaíocht a d'fhéadfadh a bheith ann idir rátaí asaithe agus dí-asaithe an gháis sprice, chomh maith leis an imoibríocht dromchla idir móilíní gáis asaithe agus cáithníní ocsaigine4,82.Tá baint láidir ag éifeacht na lochtanna criostail le hábhar na bhfolúntas ocsaigine [83, 84].Is féidir le himoibríocht éagsúil aghaidheanna criostail oscailte67,85,86,87 difear a dhéanamh freisin ar oibriú an braiteora.Nochtann plánaí criostail oscailte le dlús níos ísle catálacha miotail níos neamh-chomhordaithe le fuinneamh níos airde, a chuireann asaithe dromchla agus imoibríocht chun cinn88.Liostaíonn Tábla 1 roinnt príomhfhachtóirí agus na meicníochtaí feabhsaithe aireachtála a bhaineann leo.Dá bhrí sin, trí na paraiméadair ábhartha seo a choigeartú, is féidir an fheidhmíocht braite a fheabhsú, agus tá sé ríthábhachtach na príomhfhachtóirí a dhéanann difear do fheidhmíocht braite a chinneadh.
Rinne Yamazoe89 agus Shimanoe et al.68,71 roinnt staidéar ar mheicníocht theoiriciúil dearcadh braiteora agus mhol siad trí phríomhfhachtóir neamhspleácha a mbíonn tionchar acu ar fheidhmíocht braiteora, go sonrach feidhm receptor, feidhm trasducer, agus fóntais (Fíor 1b)..Tagraíonn feidhm glacadóir do chumas an dromchla MOS idirghníomhú le móilíní gáis.Tá dlúthbhaint ag an bhfeidhm seo le hairíonna ceimiceacha MOS agus is féidir é a fheabhsú go suntasach trí ghlacadóirí eachtracha a thabhairt isteach (mar shampla, NPanna miotail agus MOS eile).Tagraíonn feidhm an trasducer don chumas an t-imoibriú idir an gás agus an dromchla MOS a thiontú ina chomhartha leictreach atá faoi cheannas teorainneacha gráin an MOS.Mar sin, cuireann méid na gcáithníní MOC agus dlús na ngabhdóirí eachtracha isteach go mór ar fheidhm céadfach.Thuairiscigh Katoch et al.90 gur cruthaíodh heterojunctions iomadúla agus íogaireacht braite méadaithe mar thoradh ar laghdú ar mhéid gráin na nanofibrils ZnO-SnO2, ag teacht le feidhmiúlacht trasducer.Rinne Wang et al.91 comparáid idir méideanna gráin éagsúla de Zn2GeO4 agus léirigh sé méadú 6.5-huaire ar íogaireacht braite tar éis teorainneacha gráin a thabhairt isteach.Is príomhfhachtóir feidhmíochta braiteora eile é fóntais a chuireann síos ar infhaighteacht gáis chuig an struchtúr inmheánach MOS.Mura féidir le móilíní gáis dul isteach agus freagairt leis an MOS inmheánach, laghdófar íogaireacht an bhraiteora.Tá dlúthbhaint ag an úsáideacht le doimhneacht idirleata gáis áirithe, a bhraitheann ar mhéid pore an ábhair braite.Sakai et al.Mhúnlaigh 92 íogaireacht an bhraiteora do gháis múcháin agus fuarthas amach go mbíonn tionchar ag meáchan móilíneach an gháis agus ga pore an scannáin braite ar íogaireacht an bhraiteora ag doimhneachtaí idirleata gáis éagsúla sa scannán braiteora.Léiríonn an plé thuas gur féidir braiteoirí gáis ardfheidhmíochta a fhorbairt trí fheidhm receptor, feidhm trasducer, agus fóntais a chothromú agus a bharrfheabhsú.
Soiléirítear san obair thuas an bunmheicníocht aireachtála atá ag MOS aonair agus pléitear roinnt fachtóirí a théann i bhfeidhm ar fheidhmíocht MOS.Chomh maith leis na fachtóirí seo, is féidir le braiteoirí gáis atá bunaithe ar heterostructures feidhmíocht braiteora a fheabhsú tuilleadh trí fheidhmeanna braiteora agus gabhdóra a fheabhsú go suntasach.Ina theannta sin, is féidir le heteronanostructures feidhmíocht braiteoir a fheabhsú tuilleadh trí fhrithghníomhartha catalaíoch a fheabhsú, aistriú muirir a rialáil, agus níos mó suíomhanna asaithe a chruthú.Go dtí seo, rinneadh staidéar ar go leor braiteoirí gáis atá bunaithe ar heitronanastruchtúir MOS chun meicníochtaí le haghaidh braite feabhsaithe95,96,97 a phlé.Bhí Miller et al.Rinne 55 achoimre ar roinnt meicníochtaí ar dócha go bhfeabhsóidh siad íogaireacht heteronanostructures, lena n-áirítear dromchla-spleách, comhéadan-spleách, agus struchtúr-spleách.Ina measc, tá an mheicníocht aimplithe atá ag brath ar chomhéadan ró-chasta chun gach idirghníomhaíocht comhéadan a chlúdach i dteoiric amháin, mar is féidir braiteoirí éagsúla atá bunaithe ar ábhair heteronanostructured (mar shampla, nn-heterojunction, pn-heterojunction, pp-heterojunction, etc.) a úsáid. .snaidhm Schottky).De ghnáth, cuimsíonn braiteoirí heteronanostructured MOS-bhunaithe dhá mheicníocht braite nó níos mó chun cinn98,99,100.Is féidir le héifeacht sineirgisteacha na meicníochtaí aimpliúcháin seo glacadh agus próiseáil comharthaí braiteora a fheabhsú.Mar sin, tá sé ríthábhachtach meicníocht aireachtála braiteoirí atá bunaithe ar ábhair nanastruchtúrtha ilchineálacha a thuiscint chun cabhrú le taighdeoirí braiteoirí gáis ón mbun aníos a fhorbairt de réir a gcuid riachtanas.Ina theannta sin, is féidir le struchtúr geoiméadrach an fheiste difear suntasach a dhéanamh freisin ar íogaireacht an braiteora 74, 75, 76. Chun anailís chórasach a dhéanamh ar iompar an braiteora, cuirfear i láthair meicníochtaí braite trí struchtúr feiste bunaithe ar ábhair heteronanostructured éagsúla. agus pléitear thíos.
Le forbairt tapa braiteoirí gáis atá bunaithe ar MOS, tá roinnt MOS heitrea-nanastruchtúrtha molta.Braitheann an t-aistriú luchta ag an heterointerface ar leibhéil éagsúla Fermi (Ef) na gcomhpháirteanna.Ag an gcomhéadan hetero, bogann leictreoin ó thaobh amháin le Ef níos mó go dtí an taobh eile le Ef níos lú go dtí go sroicheann a leibhéil Fermi cothromaíocht, agus poill, vice versa.Ansin ídíonn na hiompróirí ag an heterointerface agus foirmíonn siad ciseal ídithe.Nuair a bhíonn an braiteoir nochta don ghás sprice, athraíonn tiúchan an iompróra MOS heteronanostructured, mar a dhéanann airde an bhacainn, rud a fheabhsaíonn an comhartha braite.Ina theannta sin, tá caidreamh éagsúil idir ábhair agus leictreoidí mar thoradh ar mhodhanna éagsúla chun heteronanostructures a dhéanamh, rud a fhágann go mbíonn céimseataí gléasanna éagsúla agus meicníochtaí braite éagsúla ann.San athbhreithniú seo, molaimid trí struchtúr feiste geoiméadracha agus pléimid an mheicníocht braite do gach struchtúr.
Cé go bhfuil ról an-tábhachtach ag heterojunctions i bhfeidhmíocht braite gáis, is féidir le céimseata feiste an braiteora iomláin tionchar suntasach a imirt ar iompar braite freisin, ós rud é go bhfuil suíomh an chainéil seolta braite ag brath go mór ar chéimseata an fheiste.Pléitear trí gheoiméadracht tipiciúil de ghléasanna heterojunction MOS anseo, mar a thaispeántar i bhFíor 2. Sa chéad chineál, déantar dhá nasc MOS a dháileadh go randamach idir dhá leictreoid, agus déantar suíomh an chainéil seoltaí a chinneadh ag an bpríomh MOS, is é an dara ceann an foirmiú nanastruchtúir ilchineálacha ó MOS éagsúla, cé nach bhfuil ach MOS amháin ceangailte leis an leictreoid.leictreoid ceangailte, ansin tá an cainéal seoltaí suite de ghnáth taobh istigh den MOS agus tá sé ceangailte go díreach leis an leictreoid.Sa tríú cineál, tá dhá ábhar ceangailte le dhá leictreoid ar leithligh, ag treorú an fheiste trí heterojunction déanta idir an dá ábhar.
Léiríonn fleiscín idir comhdhúile (m.sh. “SnO2-NiO”) go bhfuil an dá chomhpháirt go simplí measctha (cineál I).Léiríonn comhartha “@” idir dhá nasc (m.sh. “SnO2@NiO”) go bhfuil an t-ábhar scafall (NiO) maisithe le SnO2 le haghaidh struchtúr braite de chineál II.Léiríonn slais (m.sh. “NiO/SnO2”) dearadh braite cineál III .
Maidir le braiteoirí gáis atá bunaithe ar chomhchodanna MOS, déantar dhá eilimint MOS a dháileadh go randamach idir na leictreoidí.Forbraíodh go leor modhanna monaraithe chun comhchodanna MOS a ullmhú, lena n-áirítear sól-ghlóthach, comhdhéascadh, hidriteirmeach, leictreachasadh, agus modhanna measctha meicniúla98,102,103,104.Le déanaí, baineadh úsáid as creataí miotail-orgánacha (MOFanna), aicme ábhar struchtúrtha criostalach póiriúil comhdhéanta d’ionaid mhiotail agus nascóirí orgánacha, mar theimpléid chun comhchodanna MOS póiriúla a dhéanamh105,106,107,108.Is fiú a thabhairt faoi deara, cé go bhfuil céatadán na gcomhchodanna MOS mar an gcéanna, is féidir na saintréithe íogaireachta a athrú go mór nuair a úsáidtear próisis déantúsaíochta éagsúla.109,110 Mar shampla, rinne Gao et al.109 dhá braiteoir bunaithe ar chomhchodanna MoO3 ±SnO2 leis an gcóimheas adamhach céanna. (Mo:Sn = 1:1.9) agus fuarthas amach go mbíonn íogaireachtaí difriúla mar thoradh ar mhodhanna éagsúla monaraithe.Shaposhnik et al.Thuairiscigh 110 go raibh difríocht idir imoibriú SnO2-TiO2 comh-réamhshamhlaithe agus H2 gásach agus imoibriú ábhar measctha go meicniúil, fiú ag an gcóimheas Sn/Ti céanna.Tagann an difríocht seo chun cinn toisc go n-athraíonn an gaol idir MOP agus MOP méid criostalaithe le modhanna sintéise éagsúla109,110.Nuair a bhíonn an méid gráin agus an cruth comhsheasmhach i dtéarmaí dlús deontóra agus cineál leathsheoltóra, ba cheart go bhfanfadh an freagra mar an gcéanna mura n-athraíonn an geoiméadracht teagmhála 110 .Tá Staerz et al.Thuairiscigh 111 go raibh na saintréithe braite de nana-shnáithíní croí-scaoil SnO2-Cr2O3 (CSN) agus na CSNanna talún SnO2-Cr2O3 beagnach comhionann, rud a thugann le tuiscint nach bhfuil aon bhuntáiste ag baint le moirfeolaíocht na nana-shnáithín.
Chomh maith leis na modhanna déantúsaíochta éagsúla, bíonn tionchar ag cineálacha leathsheoltóra an dá MOSFETanna éagsúla ar íogaireacht an braiteora freisin.Is féidir é a roinnt tuilleadh ina dhá chatagóir ag brath ar cibé an bhfuil an dá MOSFET den chineál céanna leathsheoltóra (acomhal nn nó pp) nó cineálacha éagsúla (acomhal pn).Nuair a bhíonn braiteoirí gáis bunaithe ar chomhchodanna MOS den chineál céanna, trí chóimheas molar an dá MOS a athrú, tá an tréith freagartha íogaireachta fós gan athrú, agus athraíonn íogaireacht an braiteora ag brath ar líon na n-nn- nó pp-heterojunctions.Nuair is mó atá comhpháirt amháin sa chomhchodach (m.sh. 0.9 ZnO-0.1 SnO2 nó 0.1 ZnO-0.9 SnO2), cinneann an MOS ceannasach an cainéal seoltachta, ar a dtugtar an cainéal seolta homojunction 92 .Nuair atá cóimheasa an dá chomhpháirt inchomparáide, glactar leis gurb é heterojunction98,102 an ceann is mó ar an gcainéal seoltaí.Tá Yamazoe et al.Thuairiscigh 112,113 gur féidir le réigiún heterocontact an dá chomhpháirt íogaireacht an braiteora a fheabhsú go mór mar is féidir leis an mbacainn heterojunction a foirmíodh mar gheall ar fheidhmeanna oibriúcháin éagsúla na gcomhpháirteanna rialú éifeachtach a dhéanamh ar shoghluaisteacht sruth an braiteora atá faoi lé leictreoin.Gáis chomhthimpeallacha éagsúla 112,113.Ar fig.Léiríonn Fíor 3a gur féidir le braiteoirí atá bunaithe ar struchtúir ordlathacha shnáithíneacha SnO2-ZnO a bhfuil ábhair ZnO éagsúla acu (ó 0 go 10 mol % Zn) eatánól a bhrath go roghnach.Ina measc, léirigh braiteoir bunaithe ar shnáithíní SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) an íogaireacht is airde mar gheall ar fhoirmiú líon mór heterojunctions agus méadú ar an limistéar dromchla sonrach, rud a mhéadaigh feidhm an tiontaire agus feabhsaíodh é. íogaireacht 90 Mar sin féin, le méadú breise ar an ábhar ZnO go 10 mol.%, is féidir leis an ilchodach microstructure SnO2-ZnO limistéir gníomhachtaithe dromchla a fhilleadh agus íogaireacht braite a laghdú85.Tá treocht chomhchosúil le sonrú freisin maidir le braiteoirí atá bunaithe ar chomhchodanna heterojunction pp NiO-NiFe2O4 le cóimheasa éagsúla Fe/Ni (Fíor 3b)114.
íomhánna SEM de shnáithíní SnO2-ZnO (7 mol.% Zn) agus freagairt braiteoirí ar gháis éagsúla le tiúchan 100 ppm ag 260 °C;54b Freagraí braiteoirí bunaithe ar chomhchodanna íon NiO agus NiO-NiFe2O4 ag 50 ppm de gháis éagsúla, 260 °C;114 (c) Léaráid scéimreach de líon na nóid sa chomhdhéanamh xSnO2-(1-x)Co3O4 agus na himoibrithe friotaíochta agus íogaireachta comhfhreagracha den chomhdhéanamh xSnO2-(1-x)Co3O4 in aghaidh 10 ppm CO, aicéatón, C6H6 agus SO2 gás ag 350 °C tríd an gcóimheas molar de Sn/Co 98 a athrú
Léiríonn na comhdhúile pn-MOS iompar íogaireachta éagsúla ag brath ar chóimheas adamhach MOS115.Go ginearálta, braitheann iompar céadfach na gcomhchodanna MOS go mór ar a bhfeidhmíonn MOS mar phríomhbhealach seolta an bhraiteora.Dá bhrí sin, tá sé an-tábhachtach a thréithriú céatadán comhdhéanamh agus nanostructure na gcomhchodacha.Dheimhnigh Kim et al.98 an chonclúid seo trí shraith de nana-nafibreoirí ilchodacha xSnO2 ± (1-x)Co3O4 a shintéisiú trí leictreaspineáil agus staidéar a dhéanamh ar a n-airíonna braite.Thug siad faoi deara gur aistrigh iompar an bhraiteora ilchodaigh SnO2-Co3O4 ó n-cineál go cineál-p tríd an gcéatadán SnO2 (Fíor 3c)98 a laghdú.Ina theannta sin, léirigh braiteoirí heterojunction-ceannasach (bunaithe ar 0.5 SnO2-0.5 Co3O4) na rátaí tarchurtha is airde do C6H6 i gcomparáid le braiteoirí homojunction-ceannasach (m.sh., braiteoirí ard SnO2 nó Co3O4).Cuireann ardfhriotaíocht bhunúsach an bhraiteora 0.5 SnO2-0.5 Co3O4 bunaithe agus a chumas níos mó chun friotaíocht iomlán an bhraiteora a mhodhnú lena íogaireacht is airde do C6H6.Ina theannta sin, is féidir le lochtanna neamhréire laitíse a thagann ó chomhéadain heitrea-Co3O4 SnO2-Co3O4 suíomhanna asaithe fabhracha a chruthú do mhóilíní gáis, rud a chuireann feabhas ar fhreagairt braite109,116.
Chomh maith le MOS leathsheoltóra de chineál, is féidir iompar tadhaill na gcomhchodanna MOS a shaincheapadh freisin trí úsáid a bhaint as ceimic MOS-117.D’úsáid Huo et al.117 modh súite bácála simplí chun cumaisc Co3O4-SnO2 a ullmhú agus fuarthas amach, ag cóimheas molar Co/Sn de 10%, gur thaispeáin an braiteoir freagairt braite p-cineál do H2 agus íogaireacht n-chineál do H2.freagra.Léirítear freagraí braiteoirí ar gháis CO, H2S agus NH3 i bhFíor 4a117.Ag cóimheasa íseal Co/Sn, foirmíonn go leor comh-chomhcheangail ag teorainneacha nanagrain SnO2±SnO2 agus taispeánann siad freagraí braite n-cineál ar H2 (Fíoracha 4b,c)115.Le méadú ar an gcóimheas Co/Sn suas go 10 mol.%, in ionad homojunctions SnO2-SnO2, foirmíodh go leor heterojunctions Co3O4-SnO2 ag an am céanna (Fíor 4d).Ós rud é go bhfuil Co3O4 neamhghníomhach maidir le H2, agus go n-imoibríonn SnO2 go láidir le H2, tarlaíonn imoibriú H2 le speicis ocsaigin ianach go príomha ar dhromchla SnO2117.Mar sin, bogann leictreoin go SnO2 agus aistríonn Ef SnO2 chuig an mbanda seolta, agus fanann Ef Co3O4 gan athrú.Mar thoradh air sin, méadaíonn friotaíocht an bhraiteora, rud a thugann le fios go léiríonn ábhair a bhfuil cóimheas ard Co/Sn acu iompar braite de chineál p (Fíor 4e).I gcodarsnacht leis sin, imoibríonn gáis CO, H2S, agus NH3 le speicis ocsaigin ianach ar dhromchlaí SnO2 agus Co3O4, agus bogann leictreoin ón ngás go dtí an braiteoir, rud a fhágann go laghdaítear airde bacainn agus íogaireacht n-cineál (Fíor 4f)..Tá an iompar braite difriúil seo mar gheall ar imoibríocht dhifriúil Co3O4 le gáis éagsúla, a dheimhnigh Yin et al a thuilleadh.118 .Mar an gcéanna, Katoch et al.Léirigh 119 go bhfuil roghnaíocht mhaith agus íogaireacht ard i leith H2 ag comhchodanna SnO2-ZnO.Tarlaíonn an t-iompar seo toisc gur féidir adaimh H a adsorbú go héasca ar shuíomhanna O ZnO mar gheall ar hibridiú láidir idir fithiseán s H agus fithiseán p O, as a dtagann miotalú ZnO120,121.
a Co/Sn-10% cuair fhriotaíochta dinimiciúla do gháis laghdaithe tipiciúil mar H2, CO, NH3 agus H2S, b, c Léaráid de mheicníocht braite ilchodach Co3O4/SnO2 do H2 ag íseal % m.Co/Sn, df Co3O4 Meicníocht bhrath H2 agus CO, H2S agus NH3 le comhchodach ard Co/Sn/SnO2
Mar sin, is féidir linn íogaireacht an braiteoir cineál I a fheabhsú trí mhodhanna déantúsaíochta cuí a roghnú, méid gráin na gcomhchodanna a laghdú, agus cóimheas molar na gcomhchodanna MOS a bharrfheabhsú.Ina theannta sin, is féidir le tuiscint dhomhain ar cheimic an ábhair íogair roghnaíocht an braiteora a fheabhsú tuilleadh.
Is struchtúr braiteora coitianta eile iad struchtúir braite Cineál II ar féidir leo éagsúlacht ábhar nanastruchtúrtha ilchineálach a úsáid, lena n-áirítear nana-ábhar “máistir” amháin agus an dara nó fiú an tríú nana-ábhar.Mar shampla, úsáidtear ábhair aontoiseach nó déthoiseacha maisithe le nanacháithníní, croí-bhlaosc (CS) agus ábhair heteronanostructured multilayer i struchtúir braiteoir cineál II agus pléifear go mion thíos iad.
Maidir leis an gcéad ábhar heitrea-anastruchtúir (heitrea-anastruchtúr maisithe), mar a thaispeántar i bhFíor 2b(1), nasctar bealaí seoltacha an bhraiteora le bunábhar.Mar gheall ar heterojunctions a fhoirmiú, is féidir le nanacháithníní modhnaithe suíomhanna níos imoibríocha a sholáthar le haghaidh asaithe nó dí-asú gáis, agus féadann siad gníomhú mar chatalaíoch freisin chun feidhmíocht braite a fheabhsú109,122,123,124.Thug Yuan et al.41 faoi deara gur féidir le maisiú nanowires WO3 le nanodots CeO2 níos mó suíomhanna asaithe a sholáthar ag heterointerface CeO2@WO3 agus dromchla CeO2 agus níos mó speiceas ocsaigine chemisorbed a ghiniúint le haghaidh imoibriú le haicéatón.Tá Gunawan et al.125. Tá braiteoir aicéatóin íogaireachta ultra-ard bunaithe ar Au@α-Fe2O3 aontoiseach molta agus tugadh faoi deara go bhfuil íogaireacht an braiteora á rialú trí ghníomhachtú móilíní O2 mar fhoinse ocsaigine.Is féidir le láithreacht Au NPs feidhmiú mar chatalaíoch chun díthiomsú móilíní ocsaigine isteach i ocsaigin laitíse chun aicéatón a ocsaídiú.Fuarthas torthaí cosúla ó Choi et al.9 nuair a úsáideadh catalaíoch Pt chun móilíní ocsaigine asaithe a dhícheangal i speicis ocsaigine ianaithe agus chun an fhreagairt íogair ar aicéatón a fheabhsú.In 2017, léirigh an fhoireann taighde céanna go bhfuil nanacháithníní bimetallic i bhfad níos éifeachtaí i gcatalú ná nanacháithníní miotail uasal aonair, mar a thaispeántar i bhFíor 5126. Is scéimreach é 5a den phróiseas monaraíochta le haghaidh NPanna démhiotalacha platanam-bhunaithe (PtM) ag baint úsáide as cealla apoferritin le meánmhéid níos lú ná 3 nm.Ansin, ag baint úsáide as an modh electrospining, PtM @ WO3 fuarthas nanofibers chun cur leis an íogaireacht agus roghnaíocht aicéatón nó H2S (Fíor 5b-g).Le déanaí, léirigh catalaíoch adamh aonair (SACanna) feidhmíocht chatalaíoch den scoth i réimse na catalysis agus na hanailíse gáis mar gheall ar éifeachtacht uasta úsáid adamh agus struchtúir leictreonacha tiúnta127,128.Dúirt Shin et al.D’úsáid 129 nítríde carbóin ancaire Pt-SA (MCN), SnCl2 agus PVP nana-bhileoga mar fhoinsí ceimiceacha chun snáithíní inlíne Pt@MCN@SnO2 a ullmhú le haghaidh gás a bhrath.In ainneoin ábhar an-íseal Pt@MCN (ó 0.13 wt.% go 0.68 wt.%), tá feidhmíocht braite formaildéad gásach Pt@MCN@SnO2 níos fearr ná samplaí tagartha eile (SnO2 íon, MCN@SnO2 agus Pt NPs@ SnO2)..Is féidir an fheidhmíocht braite den scoth seo a chur i leith éifeachtacht adamhach uasta an chatalaíoch Pt SA agus clúdach íosta suíomhanna gníomhacha SnO2129.
Modh imchochlaithe luchtaithe apoferritin chun nanacháithníní PtM-apo (PtPd, PtRh, PtNi) a fháil;airíonna íogaire gáis dinimiciúla de bd pristine WO3, PtPd@WO3, PtRn@WO3, agus Pt-NiO@WO3 nanofibers;bunaithe, mar shampla, ar airíonna roghnaíochta braiteoirí nanafiber PtPd@WO3, PtRn@WO3 agus Pt-NiO@WO3 go 1 ppm de ghás trasnaíochta 126
Ina theannta sin, is féidir le heterojunctions a fhoirmítear idir ábhair scafall agus nanacháithníní bealaí seolta a mhodhnú go héifeachtach trí mheicníocht modhnú gathacha chun feidhmíocht braite a fheabhsú130,131,132.Ar fig.Taispeánann Fíor 6a tréithe braite na nanowires íon SnO2 agus Cr2O3@SnO2 chun gáis a laghdú agus a ocsaídiú agus na meicníochtaí braite comhfhreagracha131.I gcomparáid le nanowires SnO2 íon, cuirtear go mór le freagairt nan-úiréirí Cr2O3@SnO2 maidir le gáis a laghdú, agus tá an freagra ar gháis ocsaídeacha níos measa.Tá dlúthbhaint ag na feiniméin seo le luasmhoilliú áitiúil bhealaí seolta na nanowires SnO2 i dtreo gathacha an heterojunction pn foirmithe.Is féidir an fhriotaíocht braiteora a thiúnadh go simplí trí leithead EDL a athrú ar dhromchla nanowires SnO2 íon tar éis nochtadh do gháis laghdaithe agus ocsaídeacha.Mar sin féin, le haghaidh nanowires Cr2O3@SnO2, méadaítear an DEL tosaigh de nanowires SnO2 san aer i gcomparáid le nanowires SnO2 íon, agus tá an cainéal seolta faoi chois mar gheall ar heterojunction a fhoirmiú.Dá bhrí sin, nuair a bhíonn an braiteoir faoi lé gás laghdaitheora, scaoiltear na leictreoin gafa isteach sna nanowires SnO2 agus laghdaítear an EDL go suntasach, rud a fhágann go bhfuil íogaireacht níos airde ná na nanowires SnO2 íon.Os a choinne sin, nuair a aistrítear chuig gás ocsaídeach, tá leathnú DEL teoranta, rud a fhágann go bhfuil íogaireacht íseal ann.Chonacthas torthaí freagartha céadfacha comhchosúla ag Choi et al., 133 inar léirigh nana-cháithníní SnO2 maisithe le nanacháithníní p-cineál WO3 freagra céadfach feabhsaithe go mór ar gháis a laghdú, agus bhí íogaireacht feabhsaithe do gháis ocsaídeacha ag braiteoirí n-mhaisithe SnO2.Nanoparticles TiO2 (Fíor 6b) 133. Tá an toradh seo go príomha mar gheall ar fheidhmeanna oibre éagsúla nanacháithníní SnO2 agus MOS (TiO2 nó WO3).I nanacháithníní p-cineál (n-cineál), leathnaíonn (nó conarthaí) cainéal seoltachta an ábhair chreata (SnO2) sa treo gathacha, agus ansin, faoin ngníomh laghdaithe (nó ocsaídiúcháin), leathnú breise (nó giorrú) cainéal seolta SnO2 – rib ) an gháis ( Fíor 6b ).
Meicníocht modhnú gathacha arna spreagadh ag LF MOS modhnaithe.Achoimre ar fhreagraí gáis ar gháis laghdaithe agus ocsaídeacha 10 ppm bunaithe ar nanowires íona SnO2 agus Cr2O3@SnO2 agus léaráidí scéimre meicníochta braite comhfhreagracha;agus scéimeanna comhfhreagracha de nanarodaí WO3@SnO2 agus meicníocht braite133
I bhfeistí heterostructure déchiseal agus ilchiseal, tá cainéal seoltachta an fheiste faoi stiúir an chiseal (an ciseal bun de ghnáth) i dteagmháil dhíreach leis na leictreoidí, agus is féidir leis an heterojunction a fhoirmítear ag comhéadan an dá shraith seoltacht an chiseal bun a rialú. .Dá bhrí sin, nuair a idirghníomhaíonn gáis leis an gciseal barr, is féidir leo difear suntasach a dhéanamh ar bhealaí seoltachta na ciseal bun agus friotaíocht 134 na feiste.Mar shampla, Kumar et al.Thuairiscigh 77 iompar a mhalairt de shraitheanna dúbailte TiO2@NiO agus NiO@TiO2 do NH3.Tarlaíonn an difríocht seo toisc go bhfuil na bealaí seolta an dá braiteoir i gceannas i sraitheanna d'ábhair éagsúla (NiO agus TiO2, faoi seach), agus ansin tá éagsúlachtaí sna bealaí seolta bunúsacha77.
Is gnách go dtáirgtear heitrananastruchtúir déchiseal nó ilchiseal trí sputtering, sil-leagan ciseal adamhach (ALD) agus lártheifneoiriú56,70,134,135,136.Is féidir tiús an scannáin agus limistéar teagmhála an dá ábhar a rialú go maith.Léiríonn Fíoracha 7a agus b nanascannáin NiO@SnO2 agus Ga2O3@WO3 a fhaightear trí sputtering chun eatánól a bhrath135,137.Mar sin féin, is gnách go dtáirgeann na modhanna seo scannáin árasán, agus níl na scannáin árasán seo chomh íogair ná ábhair 3D nanostructured mar gheall ar a n-achar dromchla íseal ar leith agus tréscaoilteacht gáis.Dá bhrí sin, tá straitéis leachtach-chéim chun scannáin dhéshraitheacha a dhéanamh le hordlathais éagsúla molta freisin chun feidhmíocht aireachtála a fheabhsú tríd an achar dromchla sonrach a mhéadú41,52,138.Chomhcheangail Zhu et al139 teicnící sputtering agus hidrothermala chun nanowires ZnO ard-ordaithe a tháirgeadh thar nanowires SnO2 (nanowires ZnO@SnO2) le haghaidh H2S a bhrath (Fíor 7c).Tá a fhreagairt ar 1 ppm H2S 1.6 huaire níos airde ná mar a bheadh ag braiteoir bunaithe ar nanofilms ZnO @ SnO2 sputtered.Dúirt Liu et al.Thuairiscigh 52 braiteoir ardfheidhmíochta H2S ag baint úsáide as modh sil-leagan ceimiceach dhá chéim in situ chun nanastruchtúir ordlathacha SnO2@NiO a dhéanamh agus anáil theirmeach ina dhiaidh (Fíor 10d).I gcomparáid le scannáin délayer sputtered traidisiúnta SnO2@NiO, tá feidhmíocht íogaireachta struchtúr délayer ordlathach SnO2@NiO feabhsaithe go mór mar gheall ar an méadú ar achar dromchla sonrach52,137.
Braiteoir gáis ciseal dúbailte bunaithe ar MOS.nanafilm NiO@SnO2 chun eatánól a bhrath;137b Ga2O3@WO3 nanafilm chun eatánól a bhrath;Struchtúr ordlathach déchiseal SnO2@ZnO 135c le haghaidh braite H2S;139d SnO2@NiO struchtúr ordlathach déchiseal chun H2S52 a bhrath.
I bhfeistí cineál II atá bunaithe ar heteronanostructures croí-bhlaosc (CSHNanna), tá an mheicníocht braite níos casta, ós rud é nach bhfuil na bealaí seolta teoranta don bhlaosc istigh.Is féidir leis an mbealach déantúsaíochta agus tiús (hs) an phacáiste suíomh na mbealaí seoltacha a chinneadh.Mar shampla, agus modhanna sintéise ón mbun aníos á n-úsáid, is gnách go mbíonn bealaí seolta teoranta don chroí istigh, atá cosúil i struchtúr le struchtúir gléas dhá chiseal nó ilchiseal (Fíor 2b(3)) 123, 140, 141, 142, 143. Xu et al.Thuairiscigh 144 cur chuige ón mbun aníos maidir le CSHN NiO@α-Fe2O3 agus CuO@α-Fe2O3 a fháil trí shraith de NPanna NiO nó CuO a thaisceadh ar nanorods α-Fe2O3 ina raibh an cainéal seoltaí teoranta ag an gcuid lárnach.(nanarods α-Fe2O3).Dúirt Liu et al.D'éirigh le 142 freisin an cainéal seolta a shrianadh go dtí an phríomhchuid de CSHN TiO2 @ Si trí TiO2 a thaisceadh ar eagair ullmhaithe de nanowires sileacain.Mar sin, braitheann a iompar braite (p-cineál nó n-cineál) ach amháin ar an gcineál leathsheoltóra den nanowire sileacain.
Mar sin féin, rinneadh an chuid is mó de na braiteoirí CSHN-bhunaithe a tuairiscíodh (Fíor 2b(4)) trí phúdair den ábhar CS sintéiseithe a aistriú go sliseanna.Sa chás seo, bíonn tionchar ag tiús na tithíochta (hs) ar chonair seolta an braiteora.Rinne grúpa Kim imscrúdú ar éifeacht Hs ar fheidhmíocht braite gáis agus mhol siad meicníocht braite féideartha100,112,145,146,147,148. Creidtear go gcuireann dhá fhachtóir le meicníocht braite an struchtúir seo: (1) modhnú gathacha EDL an bhlaosc agus (2) éifeacht smearaidh an réimse leictrigh (Fíor 8) 145. Luaigh na taighdeoirí go bhfuil an cainéal seoltachta den chuid is mó de na hiompróirí teoranta don chiseal bhlaosc nuair a bhíonn hs > λD den chiseal bhlaosc145. Creidtear go gcuireann dhá fhachtóir le meicníocht braite an struchtúir seo: (1) modhnú gathacha EDL an bhlaosc agus (2) éifeacht smearaidh an réimse leictrigh (Fíor 8) 145. Luaigh na taighdeoirí go bhfuil an cainéal seoltachta den chuid is mó de na hiompróirí teoranta don chiseal bhlaosc nuair a bhíonn hs > λD den chiseal bhlaosc145. Считается, что в механизме восприятия этой структуры участвуют два фактора: (1) радиальная модуляция ДЭС оболочки и (2) эффект размытия электрического поля (рис. 8) 145. Исследователи отметили, что канал проводимости носителей в основном приурочено к оболочке, когда hs > Oibriú 145. Creidtear go bhfuil baint ag dhá fhachtóir le meicníocht aireachtála an struchtúir seo: (1) modhnú gathacha ar EDL an bhlaosc agus (2) éifeacht doiléir an réimse leictrigh (Fíor 8) 145. Thug na taighdeoirí faoi deara go bhfuil tá cainéal seolta an iompróra teoranta go príomha don bhlaosc nuair a bhíonn sliogáin hs > λD145.Creidtear go gcuireann dhá fhachtóir le meicníocht braite an struchtúir seo: (1) modhnú gathach DEL an bhlaosc agus (2) éifeacht smearaidh an réimse leictrigh (Fíor 8) 145 .Dúirt sé > D145 > D145 时,载流子的数量主要局限于壳层。 Исследователи отметили, что канал проводимости Когда hs > λD145 оболочки, количество ноличество носителелеонононононононононононононононононононононононононононононононононо. Thug na taighdeoirí faoi deara go bhfuil an cainéal seoltachta Nuair a hs> λD145 den bhlaosc, tá líon na n-iompróirí teoranta go príomha ag an bhlaosc.Mar sin, i modhnú resistive an bhraiteora bunaithe ar CSHN, is é modhnú gathach an chumhdaigh DEL atá i réim (Fíor 8a).Mar sin féin, ag hs ≤ λD den bhlaosc, ídíonn na leictreoin go hiomlán na cáithníní ocsaigine atá asaithe ag an sceall agus an heitreajunction a foirmíodh ag an heitreajunction CS. Mar sin, ní hamháin go bhfuil an cainéal seolta laistigh den chiseal bhlaosc ach freisin go páirteach sa chroíchuid, go háirithe nuair a bhíonn hs < λD den chiseal bhlaosc. Mar sin, ní hamháin go bhfuil an cainéal seolta laistigh den chiseal bhlaosc ach freisin go páirteach sa chroíchuid, go háirithe nuair a bhíonn hs < λD den chiseal bhlaosc. Поэтому канал проводимости располагается не только внутри оболочечного слоя, но и частично в сердцевинной части, особенно при hs < λD оболочечного слоя. Dá bhrí sin, tá an cainéal seoltaí suite ní hamháin taobh istigh den chiseal bhlaosc, ach freisin go páirteach sa chuid lárnach, go háirithe ag hs < λD den chiseal bhlaosc.因此, 传导通道不仅位于壳层内部,而且部分位于芯部,尤其是当壳层的斯, hs <D 时. Ní féidir leis an gcainéal проводимости располагается нетолько внутри оболочки, no частично в сердцевине, осично оболочки, no частично в сердцевине, осично оболочки. Dá bhrí sin, tá an cainéal seoltaí suite ní hamháin taobh istigh den bhlaosc, ach freisin go páirteach sa chroílár, go háirithe ag hs < λD den bhlaosc.Sa chás seo, cuidíonn an bhlaosc leictreoin atá ídithe go hiomlán agus an croíchiseal atá laghdaithe go páirteach le friotaíocht an CSHN ar fad a mhodhnú, rud a fhágann go bhfuil éifeacht eireaball réimse leictrigh (Fíor 8b).Bhain staidéir eile úsáid as an gcoincheap codán toirte EDL in ionad eireaball réimse leictrigh chun an éifeacht hs100,148 a anailísiú.Agus an dá ranníocaíocht seo á gcur san áireamh, sroicheann modhnú iomlán na friotaíochta CSHN a luach is mó nuair atá hs inchomparáide leis an truaill λD, mar a thaispeántar i bhFíor 8c.Mar sin, is féidir leis na hs is fearr le haghaidh CSHN a bheith gar don bhlaosc λD, atá ag teacht le tuairimí turgnamhacha99,144,145,146,149.Tá sé léirithe ag roinnt staidéir gur féidir le hs tionchar a imirt freisin ar íogaireacht braiteoirí pn-heitreojunction bunaithe ar CSHN40,148.Li et al.148 agus Bai et al.Rinne 40 imscrúdú córasach ar éifeacht hs ar fheidhmíocht braiteoirí pn-heterojunction CSHN, mar TiO2@CuO agus ZnO@NiO, trí thimthriall an chumhdaigh ALD a athrú.Mar thoradh air sin, d'athraigh iompar céadfach ó chineál p go cineál n le méadú ar hs40,148.Tá an iompar seo mar gheall ar an bhfíric gur féidir heterostructures a mheas mar heteronanostructures modhnaithe ar dtús (le líon teoranta timthriallta ALD).Mar sin, tá an cainéal seoltaí teoranta ag an gciseal croí (MOSFET p-cineál), agus taispeánann an braiteoir iompar braite p-cineál.De réir mar a mhéadaíonn líon na dtimthriallta ALD, déantar an ciseal cumhdaigh (n-cineál MOSFET) quasi-leanúnach agus feidhmíonn sé mar chainéal seoltaí, rud a fhágann íogaireacht n-cineál.Tuairiscíodh iompar trasdultach céadfach comhchosúil le haghaidh heitranastruchtúir brainseach pn 150,151 .Tá Zhou et al.Rinne 150 imscrúdú ar íogaireacht heteronastruchtúir brainseach Zn2SnO4@Mn3O4 trí rialú a dhéanamh ar ábhar Zn2SnO4 ar dhromchla na nanowires Mn3O4.Nuair a foirmíodh núicléis Zn2SnO4 ar dhromchla Mn3O4, breathnaíodh íogaireacht p-chineál.Le méadú breise ar an ábhar Zn2SnO4, aistríonn an braiteoir bunaithe ar heteronanostructures brainseach Zn2SnO4@Mn3O4 chuig an iompar braiteoir n-cineál.
Taispeántar cur síos coincheapúil ar mheicníocht braiteoir dhá fheidhm na CS nanowires.a Modhnú Friotaíocht mar gheall ar mhodhnú gathach ar shliogáin ídithe leictreon, b Éifeacht dhiúltach smearaidh ar mhodhnú friotaíochta, agus c Modhnú friotaíochta iomlán na n-nanowires CS mar gheall ar mheascán den dá éifeacht 40
Mar fhocal scoir, cuimsíonn braiteoirí cineál II go leor nanastruchtúir ordlathacha éagsúla, agus braitheann feidhmíocht braiteora go mór ar shocrú na mbealaí seoltacha.Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach seasamh chainéil seolta an braiteora a rialú agus múnla oiriúnach MOS heteronanostructured MOS a úsáid chun staidéar a dhéanamh ar mheicníocht braite leathnaithe braiteoirí cineál II.
Níl struchtúir braiteoir Cineál III an-choitianta, agus tá an cainéal seoltaí bunaithe ar heterojunction déanta idir dhá leathsheoltóirí ceangailte le dhá leictreoid, faoi seach.Faightear struchtúir uathúla feistí de ghnáth trí theicnící micrinnithe agus tá a meicníochtaí braite an-difriúil ón dá struchtúr braiteora roimhe seo.Is gnách go dtaispeánann cuar IV braiteoir Cineál III tréithe coigeartaithe tipiciúla mar gheall ar fhoirmiú heterojunction48,152,153.Is féidir cur síos a dhéanamh ar chuar sainiúil I–V heitreajunction idéalach trí mheicníocht thermiónach astaithe leictreoin thar airde an bhacainn heitrighne152,154,155.
nuair is é Va an voltas claonta, is é A achar an fheiste, is é k an tairiseach Boltzmann, is é T an teocht iomlán, is é q an muirear iompróra, is iad Jn agus Jp na dlúis srutha idirleata poll agus leictreon, faoi seach.Seasann IS don sruth sáithiúcháin droim ar ais, sainmhínithe mar: 152,154,155
Mar sin, braitheann sruth iomlán an heterojunction pn ar an athrú ar thiúchan na n-iompróirí muirir agus an t-athrú ar airde bacainn an heterojunction, mar a thaispeántar i gcothromóidí (3) agus (4) 156
nuair is nn0 agus pp0 an tiúchan leictreon (poill) i n-cineál (p-cineál) MOS, \(V_{bi}^0\) an poitéinseal ionsuite, is é Dp (Dn) an chomhéifeacht idirleata de leictreoin (poill), Ln (Lp ) an fad idirleathadh na leictreon (poill), is é ΔEv (ΔEc) an t-aistriú fuinnimh an bhanda valence (banna seoltaí) ag an heitreajunction.Cé go bhfuil an dlús reatha comhréireach le dlús an iompróra, tá sé comhréireach go heaspónantúil le \(V_{bi}^0\).Mar sin, braitheann an t-athrú foriomlán ar dhlús reatha go láidir ar mhodhnú airde an bhacainn heterojunction.
Mar a luadh thuas, is féidir le cruthú MOSFETanna hetero-nanostructured (mar shampla, feistí cineál I agus cineál II) feabhas suntasach a dhéanamh ar fheidhmíocht an braiteora, seachas comhpháirteanna aonair.Agus le haghaidh feistí cineál III, is féidir leis an bhfreagra heteronanostructure a bheith níos airde ná dhá chomhpháirt48,153 nó níos airde ná aon chomhpháirt76, ag brath ar chomhdhéanamh ceimiceach an ábhair.Tá sé léirithe ag roinnt tuarascálacha go bhfuil freagairt na heitrea-anastruchtúir i bhfad níos airde ná freagairt comhpháirt amháin nuair nach bhfuil ceann de na comhpháirteanna íogair don spriocghás48,75,76,153.Sa chás seo, ní idirghníomhóidh an gás sprioc ach leis an gciseal íogair agus cuirfidh sé faoi deara athrú Ef den chiseal íogair agus athrú ar airde an bhacainn heterojunction.Ansin athróidh sruth iomlán an fheiste go suntasach, ós rud é go bhfuil baint inbhéartach aige le airde an bhacainn heterojunction de réir na cothromóide.(3) agus (4) 48,76,153.Mar sin féin, nuair a bhíonn an dá chomhpháirt n-cineál agus p-cineál íogair don ghás sprice, is féidir le feidhmíocht braite a bheith áit éigin eatarthu.Tháirg José et al.76 braiteoir scagach scannán NiO/SnO2 NO2 trí sputtering agus fuarthas amach nach raibh íogaireacht an bhraiteora ach níos airde ná íogaireacht an bhraiteora bunaithe ar NiO, ach níos ísle ná an braiteoir bunaithe ar SnO2.braiteoir.Is é is cúis leis an bhfeiniméan seo ná go léiríonn SnO2 agus NiO frithghníomhartha contrártha do NO276.Chomh maith leis sin, toisc go bhfuil íogaireachtaí gáis éagsúla ag an dá chomhpháirt, d'fhéadfadh go mbeadh an claonadh céanna acu gáis ocsaídeacha agus laghdaithe a bhrath.Mar shampla, Kwon et al.Mhol 157 braiteoir gáis pn-heterojunction NiO/SnO2 trí fiar-sputtering, mar a thaispeántar in Fíor 9a.Suimiúil go leor, léirigh braiteoir pn-heterojunction NiO/SnO2 an treocht íogaireachta chéanna do H2 agus NO2 (Fíor 9a).Chun an toradh seo a réiteach, Kwon et al.Rinne 157 imscrúdú córasach ar an gcaoi a n-athraíonn NO2 agus H2 comhchruinnithe iompróra agus conas a thiúnadh \(V_{bi}^0\) den dá ábhar ag baint úsáide as IV-saintréithe agus insamhaltaí ríomhaire (Fíor 9bd).Léiríonn Fíoracha 9b agus c cumas H2 agus NO2 dlús iompróra braiteoirí a athrú bunaithe ar p-NiO (pp0) agus n-SnO2 (nn0), faoi seach.Léirigh siad gur athraigh pp0 de p-cineál NiO beagán i dtimpeallacht NO2, agus d'athraigh sé go mór i dtimpeallacht H2 (Fíor 9b).I gcás n-cineál SnO2, áfach, iompraíonn nn0 a mhalairt ar fad (Fíor 9c).Bunaithe ar na torthaí seo, bhain na húdair de thátal as nuair a cuireadh H2 i bhfeidhm ar an braiteoir bunaithe ar heterojunction pn NiO/SnO2, gur tháinig méadú ar Jn mar thoradh ar mhéadú nn0, agus bhí \(V_{bi}^0\) mar thoradh ar a laghdú ar an bhfreagra ( Fíor 9d ).Tar éis nochtadh do NO2, tháinig laghdú mór ar \(V_{bi}^0\) de bharr laghdú mór ar nn0 in SnO2 agus méadú beag ar pp0 in NiO araon, rud a chinntíonn méadú ar an bhfreagra céadfach (Fíor 9d. ) 157 Mar fhocal scoir, mar thoradh ar athruithe ar thiúchan na n-iompróirí agus \(V_{bi}^0\) déantar athruithe ar an sruth iomlán, rud a chuireann isteach ar an gcumas braite tuilleadh.
Tá meicníocht braite an braite gáis bunaithe ar struchtúr an fheiste Cineál III.Íomhánna trasghearrtha de mhicreascópacht leictreoin (SEM) a scanadh, feiste nanachoill p-NiO/n-SnO2 agus airíonna braite braiteoir heitrea-chomhshúile nanocoil p-NiO/n-SnO2 ag 200°C do H2 agus NO2;b , SEM trasghearrtha de chuid feiste c, agus torthaí ionsamhlúcháin feiste le ciseal b-p-NiO agus c-chiseal n-SnO2.Tomhaiseann agus meaitseálann an braiteoir b p-NiO agus an braiteoir c n-SnO2 na tréithe I–V san aer tirim agus tar éis nochta do H2 agus NO2.Múnlaíodh léarscáil dhéthoiseach den dlús b-poll i p-NiO agus léarscáil de na c-leictreoin sa chiseal n-SnO2 le scála datha ag baint úsáide as bogearraí Sentaurus TCAD.d Torthaí ionsamhlúcháin a thaispeánann léarscáil 3D de p-NiO/n-SnO2 san aer tirim, H2 agus NO2157 sa chomhshaol.
Chomh maith le hairíonna ceimiceacha an ábhair féin, léiríonn struchtúr an fheiste Cineál III an fhéidearthacht braiteoirí gáis féin-chumhachta a chruthú, rud nach féidir le feistí Cineál I agus Cineál II.Mar gheall ar a ndlúthréimse leictreach (BEF), úsáidtear struchtúir dé-óid pn heterojunction go coitianta chun feistí fótavoltach a thógáil agus léiríonn siad an acmhainneacht chun braiteoirí gáis fhótaileictreach féin-chumhachta a dhéanamh ag teocht an tseomra faoi soilsiú74,158,159,160,161.Cuireann BEF ag an heterointerface, de bharr an difríocht i leibhéil Fermi na n-ábhar, le scaradh péirí leictreon-poll freisin.Is é an buntáiste a bhaineann le braiteoir gáis fótavoltach féin-chumhachta ná a thomhaltas ísealchumhachta toisc go bhféadfaidh sé fuinneamh an tsolais soilsithe a ionsú agus ansin é féin nó feistí beaga eile a rialú gan gá le foinse cumhachta seachtrach.Mar shampla, tá heterojunctions NiO/ZnO pn déanta ag Tanuma agus Sugiyama162 mar chealla gréine chun braiteoirí CO2 ilchriostalach atá bunaithe ar SnO2 a ghníomhachtú.Bhí Gad et al.Thuairiscigh 74 braiteoir gáis fótavoltach féinchumhachtaithe bunaithe ar heterojunction pn Si/ZnO@CdS, mar a thaispeántar in Fíor 10a.Fásadh nanowires ZnO atá dírithe go hingearach go díreach ar fhoshraitheanna sileacain de chineál p chun heterojunctions Si/ZnO pn a fhoirmiú.Ansin athraíodh nanacháithníní CDS ar dhromchla nana-cháithníní ZnO trí mhodhnú dromchla ceimiceach.Ar fig.Taispeánann 10a torthaí freagartha braiteoirí Si/ZnO@CdS as líne le haghaidh O2 agus eatánól.Faoin soilsiú, méadaíonn an voltas ciorcad oscailte (Voc) de bharr scaradh na bpéirí leictreon-phoill le linn BEP ag an gcomhéadan heitreatimeachta Si/ZnO go líneach le líon na dé-óidí nasctha74,161.Is féidir cothromóid a léiriú do ghuth.(5) 156,
áit arb iad ND, NA, agus Ni na tiúchain deontóirí, glacadóirí, agus iompróirí intreacha, faoi seach, agus k, T, agus q na paraiméadair chéanna agus a bhí sa chothromóid roimhe seo.Nuair a bhíonn siad faoi lé gáis ocsaídeacha, asbhaineann siad leictreoin ó nanúiréirí ZnO, rud a fhágann go laghdaítear \(N_D^{ZnO}\) agus Voc.Os a choinne sin, tháinig méadú ar Voc (Fíor 10a) mar thoradh ar laghdú gáis.Nuair a dhéantar ZnO a mhaisiú le nanacháithníní CdS, déantar leictreoin fhótaexcited i nanacháithníní CdS a instealladh isteach i mbanda seolta ZnO agus idirghníomhaíonn siad leis an ngás asaithe, rud a mhéadaíonn an éifeachtacht braite74,160.Thuairiscigh Hoffmann et al. braiteoir gáis fótavoltach féinchumhachtaithe den chineál céanna bunaithe ar Si/ZnO.160, 161 (Fig. 10b).Is féidir an braiteoir seo a ullmhú ag baint úsáide as líne de nanacháithníní ZnO aimín-fheidhmithe ([3- (2-aminoethylamino) próipil] trimethoxysilane) (aimín-fheidhmithe-SAM) agus thiol ((3-mercaptopropyl)-feidhme, chun an fheidhm oibre a choigeartú den spriocghás chun NO2 (trimethoxysilane) (thiol-fheidhmithe-SAM) a bhrath go roghnach (Fíor 10b) 74,161.
Braiteoir gáis fhótaileictreach féin-chumhachta bunaithe ar struchtúr feiste cineál III.braiteoir gáis fótavoltach féinchumhachtaithe bunaithe ar Si/ZnO@CdS, meicníocht braite féinchumhachtaithe agus freagairt braite ar gháis ocsaídithe (O2) agus laghdaithe (eatánól 1000 ppm) faoi sholas na gréine;74b Braiteoir gáis fótavoltach féinchumhachtaithe bunaithe ar bhraiteoirí Si ZnO/ZnO agus freagraí braiteora ar gháis éagsúla tar éis ZnO SAM a fheidhmiú le haimíníní teirminéil agus thiols 161
Dá bhrí sin, nuair a bhíonn meicníocht íogair braiteoirí cineál III á bplé, tá sé tábhachtach an t-athrú ar airde an bhacainn heterojunction agus cumas an gháis tionchar a imirt ar thiúchan an iompróra a chinneadh.Ina theannta sin, is féidir le soilsiú iompróirí fóta-ghinte a imoibríonn le gáis a ghiniúint, rud a bhfuil tuar dóchais ann do bhrath gáis féin-chumhachta.
Mar a pléadh san athbhreithniú litríochta seo, tá go leor heitronanastruchtúir MOS éagsúla déanta chun feidhmíocht braiteora a fheabhsú.Cuardaíodh bunachar sonraí Ghréasán na hEolaíochta le haghaidh eochairfhocail éagsúla (comhchodanna ocsaíd mhiotail, ocsaídí miotail croí-sheath, ocsaídí miotail cisealta, agus anailíseoirí gáis féinchumhachta) chomh maith le tréithe sainiúla (raidhse, íogaireacht / roghnaíocht, cumas giniúna cumhachta, déantúsaíocht) .Modh Taispeántar saintréithe trí cinn de na trí fheiste seo i dTábla 2. Pléitear an coincheap dearaidh foriomlán le haghaidh braiteoirí gáis ardfheidhmíochta trí anailís a dhéanamh ar na trí phríomhfhachtóir atá molta ag Yamazoe.Meicníochtaí le haghaidh Braiteoirí Heterostructure MOS Chun na fachtóirí a mbíonn tionchar acu ar bhraiteoirí gáis a thuiscint, rinneadh staidéar cúramach ar pharaiméadair éagsúla MOS (m.sh., méid gráin, teocht oibriúcháin, locht agus dlús folúntais ocsaigine, eitleáin criostail oscailte).Rinneadh faillí ar struchtúr gléas, atá ríthábhachtach freisin d'iompar braite an bhraiteora, agus is annamh a pléadh é.Pléann an t-athbhreithniú seo na meicníochtaí bunúsacha chun trí chineál struchtúr feiste a bhrath.
Is féidir le struchtúr méid gráin, modh déantúsaíochta, agus líon heterojunctions an ábhair braite i braiteoir Cineál I difear mór a dhéanamh ar íogaireacht an braiteora.Ina theannta sin, tá tionchar ag iompar an braiteora freisin ar chóimheas molar na gcomhpháirteanna.Is iad struchtúir fheiste Cineál II (heteronanostructures maisiúil, scannáin délayer nó multilayer, HSSNs) na struchtúir fheiste is coitianta atá comhdhéanta de dhá chomhpháirt nó níos mó, agus níl ach comhpháirt amháin ceangailte leis an leictreoid.Maidir leis an struchtúr feiste seo, tá sé ríthábhachtach suíomh na mbealaí seoltaí agus a n-athruithe coibhneasta a chinneadh chun staidéar a dhéanamh ar an meicníocht aireachtála.Toisc go bhfuil go leor heitronanastruchtúir ordlathacha éagsúla san áireamh i bhfeistí cineál II, tá go leor meicníochtaí braite éagsúla molta.I struchtúr céadfach cineál III, tá heterojunction foirmithe ag an heterojunction ceannasach ar an gcainéal seoltaí, agus tá an mheicníocht aireachtála go hiomlán difriúil.Dá bhrí sin, tá sé tábhachtach an t-athrú ar airde an bhacainn heterojunction a chinneadh tar éis an sprioc-ghás a nochtadh don braiteoir cineál III.Leis an dearadh seo, is féidir braiteoirí gáis fótavoltach féin-chumhachta a dhéanamh chun tomhaltas cumhachta a laghdú.Mar sin féin, ós rud é go bhfuil an próiseas déantúsaíochta atá ann faoi láthair sách casta agus go bhfuil an íogaireacht i bhfad níos ísle ná na braiteoirí gáis chemo-resistive traidisiúnta atá bunaithe ar MOS, tá go leor dul chun cinn fós i dtaighde braiteoirí gáis féin-chumhachta.
Is iad na príomhbhuntáistí a bhaineann le braiteoirí MOS gáis le heteronanostructures ordlathach an luas agus íogaireacht níos airde.Mar sin féin, tá roinnt príomhfhadhbanna braiteoirí gáis MOS (m.sh., teocht oibriúcháin ard, cobhsaíocht fhadtéarmach, droch-roghnaíocht agus atáirgtheacht, éifeachtaí taise, etc.) fós ann agus ní mór aghaidh a thabhairt orthu sular féidir iad a úsáid in iarratais phraiticiúla.De ghnáth oibríonn braiteoirí gáis MOS nua-aimseartha ag teochtaí arda agus ídíonn siad go leor cumhachta, rud a chuireann isteach ar chobhsaíocht fhadtéarmach an braiteora.Tá dhá chur chuige coitianta ann chun an fhadhb seo a réiteach: (1) sliseanna braite ísealchumhachta a fhorbairt;(2) forbairt ábhair íogair nua ar féidir leo oibriú ag teocht íseal nó fiú ag teocht an tseomra.Cur chuige amháin maidir le sliseanna braite ísealchumhachta a fhorbairt ná méid an braiteora a íoslaghdú trí phlátaí microheating a dhéanamh bunaithe ar chriadóireacht agus sileacain163.Ídíonn plátaí teasa micrea-bhunaithe ceirmeacha thart ar 50–70 mV in aghaidh an bhraiteora, agus is féidir le plátaí téimh optamaithe bunaithe ar sileacain chomh beag le 2 mW in aghaidh an bhraiteora a ithe agus iad ag oibriú go leanúnach ag 300 ° C163,164.Is bealach éifeachtach é forbairt ábhar braite nua chun tomhaltas cumhachta a laghdú tríd an teocht oibriúcháin a ísliú, agus féadann sé cobhsaíocht braite a fheabhsú freisin.De réir mar a leanann méid an MOS ag laghdú chun íogaireacht an bhraiteora a mhéadú, bíonn dúshlán níos mó ag baint le cobhsaíocht theirmeach an MOS, rud a d’fhéadfadh a bheith ina chúis le sruth sa chomhartha braite165.Ina theannta sin, cuireann teocht ard idirleathadh ábhar ag an heterointerface chun cinn agus foirmiú céimeanna measctha, rud a chuireann isteach ar airíonna leictreonacha an braiteora.Tuairiscíonn na taighdeoirí gur féidir an teocht oibriúcháin is fearr den braiteoir a laghdú trí ábhair braite oiriúnacha a roghnú agus heteronanostructures MOS a fhorbairt.Cur chuige eile a bhfuil gealladh fúthu chun cobhsaíocht a fheabhsú is ea an cuardach a dhéanamh ar mhodh ísealteochta chun heitronanastruchtúir MOS atá thar a bheith criostalach a dhéanamh.
Saincheist phraiticiúil eile is ea roghnaíocht braiteoirí MOS mar go bhfuil gáis éagsúla ann i gcomhthráth leis an spriocghás, agus is minic a bhíonn braiteoirí MOS íogair do níos mó ná gás amháin agus is minic a léiríonn siad tras-íogaireacht.Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach roghnaíocht an bhraiteora don spriocghás agus do gháis eile a mhéadú le haghaidh feidhmeanna praiticiúla.Le blianta beaga anuas, tugadh aghaidh go páirteach ar an rogha trí eagair de bhraiteoirí gáis a thógáil ar a dtugtar “srón leictreonach (E-srón)” i gcomhcheangal le halgartaim anailíse ríomhaireachtúla amhail cainníochtú veicteora oiliúna (LVQ), anailís phríomh-chomhpháirteanna (PCA), srl e.Fadhbanna gnéis.Cearnóga Páirteach ar a laghad (PLS), etc. 31, 32, 33, 34. Tá dhá phríomhfhachtóir (líon na braiteoirí, a bhaineann go dlúth leis an gcineál ábhar braite, agus anailís ríomhaireachtúil) ríthábhachtach chun cumas na srón leictreonach a fheabhsú. chun gáis a aithint169.Mar sin féin, de ghnáth éilíonn méadú ar líon na braiteoirí go leor próisis déantúsaíochta casta, agus mar sin tá sé ríthábhachtach modh simplí a aimsiú chun feidhmíocht na srón leictreonach a fheabhsú.Ina theannta sin, is féidir leis an MOS a mhodhnú le hábhair eile roghnaíocht an bhraiteora a mhéadú.Mar shampla, is féidir brath roghnach H2 a bhaint amach mar gheall ar ghníomhaíocht mhaith catalaíoch MOS arna mhodhnú le NP Pd.Le blianta beaga anuas, tá dromchla MOS MOF brataithe ag roinnt taighdeoirí chun roghnaíocht braiteora a fheabhsú trí eisiamh méide171,172.Arna spreagadh ag an obair seo, d'fhéadfadh feidhmiú ábhair fadhb na roghnaíochta a réiteach ar bhealach éigin.Mar sin féin, tá go leor oibre le déanamh fós chun an t-ábhar ceart a roghnú.
Is riachtanas tábhachtach eile é in-atrialltacht saintréithe braiteoirí a mhonaraítear faoi na coinníollacha agus na modhanna céanna maidir le táirgeadh ar scála mór agus le hiarratais phraiticiúla.Go hiondúil, is modhanna ísealchostais iad modhanna lártheifneoirí agus tumtha chun braiteoirí gáis tréchur ard a dhéanamh.Mar sin féin, le linn na bpróiseas seo, tá claonadh ag an ábhar íogair comhiomlán agus déantar an gaol idir an t-ábhar íogair agus an tsubstráit a bheith lag68, 138, 168. Mar thoradh air sin, meathlaíonn íogaireacht agus cobhsaíocht an braiteora go mór, agus déantar an fheidhmíocht atáirgthe.Ligeann modhanna monaraithe eile amhail sputtering, ALD, sil-leagan bíogacha léasair (PLD), agus sil-leagan fisiceach gaile (PVD) scannáin MOS dé-shraith nó ilchiseal a tháirgeadh go díreach ar fhoshraitheanna sileacain nó alúmana patrúnaithe.Seachnaíonn na teicníochtaí seo tiomsú ábhar íogair, áirithíonn siad in-atáirgtheacht braiteora, agus léiríonn siad féidearthacht táirgeadh scála mór braiteoirí tanaí-scannáin.Mar sin féin, tá íogaireacht na scannán árasán seo i bhfad níos ísle go ginearálta ná íogaireacht na n-ábhar nanastruchtúrtha 3D mar gheall ar a n-achar dromchla sonrach beag agus tréscaoilteacht íseal gáis41,174.Tá straitéisí nua chun heitronanastruchtúir MOS a fhás ag láithreacha ar leith ar mhicrea-eagair struchtúrtha agus chun méid, tiús, agus moirfeolaíocht ábhar íogair a rialú go beacht ríthábhachtach chun braiteoirí leibhéal sliseog a dhéanamh ar chostas íseal le hin-atáirgtheacht agus íogaireacht ard.Mar shampla, Liu et al.Mhol 174 comhstraitéis ó bharr anuas agus ón mbun aníos chun criostalaithe ard-thréchuir a dhéanamh trí nanawalls in situ Ni(OH)2 a fhás ag suíomhanna sonracha..Sliseanna le haghaidh microburners.
Ina theannta sin, tá sé tábhachtach freisin éifeacht na taise ar an braiteoir a mheas in iarratais phraiticiúla.Is féidir le móilíní uisce dul san iomaíocht le móilíní ocsaigine le haghaidh suíomhanna asaithe in ábhair braite agus déanann siad difear do fhreagracht an braiteora as an spriocghás.Cosúil le ocsaigin, gníomhaíonn uisce mar mhóilín trí shórtáil fhisiceach, agus is féidir leis a bheith ann freisin i bhfoirm fréamhacha hiodrocsaile nó grúpaí hiodrocsaile ag stáisiúin ocsaídiúcháin éagsúla trí chemisorption.Ina theannta sin, mar gheall ar ardleibhéal agus taise athraitheach an chomhshaoil, is fadhb mhór é freagra iontaofa an braiteoir don ghás sprioc.Forbraíodh roinnt straitéisí chun aghaidh a thabhairt ar an bhfadhb seo, amhail réamh-chomhchruinniú gáis177, cúiteamh taise agus modhanna laitíse tras-imoibríocha178, chomh maith le modhanna triomúcháin179,180.Mar sin féin, tá na modhanna seo costasach, casta, agus laghdaíonn siad íogaireacht an braiteora.Tá roinnt straitéisí neamhchostasach molta chun éifeachtaí na taise a chosc.Mar shampla, is féidir le maisiú SnO2 le Pd nanoparticles tiontú ocsaigine adsorbed isteach cáithníní anionic a chur chun cinn, agus feidhmiú SnO2 le hábhair a bhfuil ard-chleamhnas do mhóilíní uisce, mar shampla NiO agus CuO, tá dhá bhealach chun cosc a chur ar spleáchas taise ar mhóilíní uisce..Braiteoirí 181, 182, 183. Ina theannta sin, is féidir éifeacht na taise a laghdú freisin trí úsáid a bhaint as ábhair hidreafóbach chun dromchlaí hidreafóbach36,138,184,185 a fhoirmiú.Mar sin féin, tá forbairt braiteoirí gáis taise-resistant fós ag céim luath, agus tá gá le straitéisí níos forbartha chun aghaidh a thabhairt ar na saincheisteanna seo.
Mar fhocal scoir, baineadh amach feabhsuithe ar fheidhmíocht braite (m.sh. íogaireacht, roghnaíocht, teocht oibriúcháin íseal optamach) trí heteronanastruchtúir MOS a chruthú, agus tá meicníochtaí braite feabhsaithe éagsúla molta.Nuair a dhéantar staidéar ar mheicníocht braite braite áirithe, ní mór struchtúr geoiméadrach an fheiste a chur san áireamh freisin.Beidh gá le taighde ar ábhair braite nua agus taighde ar ardstraitéisí monaraithe chun feidhmíocht braiteoirí gáis a fheabhsú tuilleadh agus aghaidh a thabhairt ar dhúshláin atá fós ann amach anseo.Le haghaidh tiúnadh rialaithe ar shaintréithe braite, is gá an gaol idir modh sintéiseach na n-ábhar braiteora agus feidhm heteronanostructures a thógáil go córasach.Ina theannta sin, is féidir le staidéar a dhéanamh ar fhrithghníomhartha dromchla agus athruithe ar heterointerfaces ag baint úsáide as modhanna tréithrithe nua-aimseartha cabhrú le meicníochtaí a mbraistint a shoiléiriú agus moltaí a sholáthar maidir le forbairt braiteoirí bunaithe ar ábhair heteronanostructured.Ar deireadh, d'fhéadfadh staidéar a dhéanamh ar straitéisí nua-aimseartha um dhéantús braiteoirí ligean do mhionbhraiteoirí gáis a mhonarú ag an leibhéal sliseog dá bhfeidhmeanna tionsclaíochta.
Tá Genzel, NN et al.Staidéar fadaimseartha ar leibhéil dé-ocsaíd nítrigine laistigh agus comharthaí riospráide i leanaí a bhfuil plúchadh i gceantair uirbeacha.comharsanacht.Dearcadh sláinte.116, 1428–1432 (2008).
Am postála: Nov-04-2022
