Chan, Jin Fang;Jeon, Jae Kyoung;Moon, Young Kook;Lee, Jong-Heun
Journal of Sensor Science and Technology
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v.30
no.4
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pp.191-195
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2021
Pure ZnFe2O4 and Fe2O3-ZnFe2O4 hetero-composite spheres were prepared by ultrasonic spray pyrolysis of a solution containing Zn- and Fe-nitrates. Additionally, the sensing characteristics of these spheres in the presence of 5 ppm ethanol, benzene, p-xylene, toluene, and CO (within the temperature range of 275-350 ℃) were investigated. The Fe2O3-ZnFe2O4 hetero-composite sensor with a cation ratio of [Zn]:[Fe]=1:3 exhibited a high response (resistance ratio = 140.2) and selectivity (response to p-xylene/response to ethanol = 3.4) to 5 ppm p-xylene at 300 ℃, whereas the pure ZnFe2O4 sensor showed a comparatively lower gas response and selectivity. The reasons for the superior response and selectivity to p-xylene in Fe2O3-ZnFe2O4 hetero-composite sensor were discussed in relation to the electronic sensitization due to charge transfer at Fe2O3-ZnFe2O4 interface and Fe2O3-induced catalytic promotion of gas sensing reaction. The sensor can be used to monitor harmful volatile organic compounds and indoor air pollutants.
The early detection of hydrogen gas leaks is crucial because of their high explosion risk. Current oxide-semiconductor-based hydrogen sensors are reliant on electrical circuits that may fail during accidents and require high temperatures, thereby raising safety concerns. Thus, there is an urgent need for the development of simpler and more intuitive sensors that can operate at room temperature. This study proposed a hydrogen sensor based on Pd-MoO3 nanowires. The sensor exhibited a visible color change upon exposure to hydrogen at room temperature. The Pd-MoO3 nanowires were synthesized by decorating the surface of hydrothermally produced MoO3 nanowires with 1-5 wt.% Pd. Upon exposure to 5% hydrogen gas at room temperature, all Pd-MoO3 nanowires exhibited distinct color changes (∆E). In particular, the MoO3 nanowires with 3 wt.% Pd (3Pd-MoO3) yielded an exceptionally high ∆E value of over 15 within 10 min. Further, the 3Pd-MoO3 nanowires exhibited a noticeable color change (∆E > 1.6) within 2 min, demonstrating their potential for highly sensitive and rapid hydrogen detection. The outstanding color change of the 3Pd-MoO3 nanowires was attributed to valence changes in both Mo (Mo6+ and Mo5+) and Pd (Pd2+ and Pd0) upon exposure to hydrogen.
The problems associated with the synthesis, characterization and application of $SnO_2$-Au nanocomposites for the optimization of conductometric gas sensors have been discussed in this report. Nanocomposites have been synthesized on the surface of $SnO_2$ films using successive ionic layer deposition(SILD) method. It has been shown that the proposed approach to surface modification of metal oxide films is an excellent method for the optimization of the operating characteristics of $SnO_2$-based gas sensors, being developed for the detection of reducing gases as well as ozone.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.35
no.1
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pp.11-17
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2022
Direct exposure to toxic and hazardous gases has always been considered as the most pervasive problem worldwide, leading to a gradual increase in the number of asthma patients due to NOx/SOx gases inhaling and exposure to 50 ppm formaldehyde gases. Therefore, the development of accurate gas sensors is a key issue for resolving these problems. To address such issues, the development of membranes for selective filtering of target molecules as well as nanocatalyst for enhancing the sensing selectivity is highly crucial. In this review, the research progress for porous membrane materials (e.g. MOFs, and graphene) and nanocatalyst technology for the development of selective and accurate gas sensors will be discussed.
Song, Young Geun;Shim, Young-Seok;Han, Soo Deok;Lee, Hae Ryong;Ju, Byeong-Kwon;Kang, Chong Yun
Journal of Sensor Science and Technology
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v.25
no.3
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pp.184-188
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2016
Highly ordered $SnO_2$ and NiO nanocolumns have been successfully achieved by glancing-angle deposition (GLAD) using an electron beam evaporator. Nanocolumnar $SnO_2$ and NiO sensors exhibited high performance owing to the porous nanostructural effect with the formation of a double Schottky junction and high surface-to-volume ratios. When all gas sensors were exposed to various gases such as $C_2H_5OH$, $C_6H_6$, and $CH_3COCH_3$, the response of the highly ordered $SnO_2$ nanocolumn were over 50 times higher than that of the $SnO_2$ thin film. This work will bring broad interest and create a strong impact in many different fields owing to its particularly simple and reliable fabrication process.
In this work, $SnO_2$ modified with reduced graphene oxide (rGO) and carbon nanotubes (CNTs) separately and combined sensitized by using the co-precipitation method and their sensing behavior toward ethanol vapor at room temperature were investigated. An interdigitated electrode (IDE) gold substrate is very expensive compared to a fluorine doped tin oxide (FTO) substrate; hence, we used the latter to reduce the fabrication cost. The structure and the morphology of the studied materials were characterized by using differential thermal analyses (DTA) and thermogravimetric analysis (TGA), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area and Barrett-Joyner-Halenda (BJH) pore size measurements. The studied composites were subjected to ethanol in its gas phase at concentrations from 10 to 200 ppm. The present composites showed high-performance sensitivity for many reasons: the incorporation of $SnO_2$ and CNTs which prevents the agglomeration of rGO sheets, the formation of a 3D mesopourus structure and an increase in the surface area. The decoration with rGO and CNTs led to more active sites, such as vacancies, which increased the adsorption of ethanol gas. In addition, the mesopore structure and the nano size of the $SnO_2$ particles allowed an efficient diffusion of gases to the active sites. Based on these results, the present composites should be considered as efficient and low-cost sensors for alcohol.
Micro gas sensor with single electrode was proposed for improving stability and sensitivity. Generally, metal oxide gas sensors have two electrodes for heating and sensing. This fabricated new type sensor have only a single electrode by forming a sensing material onto heating electrode. Pt as a heating and sensing electrode was sputtered on glass substrate and a $SnO_2$ sensing material was thermally evaporated on Pt electrode. $SnO_2$ was patterned by lift-off process and then thermally oxidized in $O_2$ condition for 1 hr., $600^{\circ}C$. The size of fabricated sensor was $1.9{\times}2.1\;mm^2$. As a result of CO gas sensing characteristics, this sensor showed 100 mV change for 1,000 ppm and linearity for wide range($0{\sim}10,000\;ppm$) of gas concentrations. And the sensor shows a good recovery characteristics of 1% deviation compared to initial resistance.
Well-ordered $TiO_2$ nanotubes with Au nanoparticles are a desirable configuration to enhance the gas sensing properties such as response and selectivity due to their high surface area to volume ratio and catalytic effect of Au nanoparticles. We have synthesized the well-ordered $TiO_2$ nanotubes directly on a Pt IDEs patterned $SiO_2/Si$ substrate and then decorated Au nanoparticles on inner and outer surface of $TiO_2$ nanotubes using electrodeposition method. The Au-decorated $TiO_2$ nanotubes shows ultrahigh response to $C2_H_5OH$ and the highest increasing ratio to $H_2$ compared with other gases.
In the present investigation we show the effect of Al doping on the length, size, shape, morphology, and sensing property of ZnO nanorods. Effect of Al doping ultimately leads to tuning of electrical and optical properties of ZnO nanorods. Undoped and Al-doped well aligned ZnO nanorods are grown on sputtered ZnO/SiO2/Si (100) pre-grown seed layer substrates by hydrothermal method. The molar ratio of dopant (aluminium nitrate) in the solution, [Al/Zn], is varied from 0.1 % to 3 %. To extract structural and microstructural information we employ field emission scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques. The prepared ZnO nanorods show preferred orientation of ZnO <0001> and are well aligned vertically. The effects of Al doping on the electrical and optical properties are observed by Hall measurement and photoluminescence spectroscopy, respectively, at room temperature. We observe that the diameter and resistivity of the nanorods reach their lowest levels, the carrier concentration becomes high, and emission peak tends to approach the band edge emission of ZnO around 0.5% of Al doping. Sensing behavior of the grown ZnO nanorod samples is tested for H2 gas. The 0.5 mol% Al-doped sample shows highest sensitivity values of ~ 60 % at 250 ℃ and ~ 50 % at 220 ℃.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.15
no.1
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pp.49-54
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2014
In this study, we carried out an investigation of the etch characteristics of silicon (Si) film, and the selectivity of Si to $SiO_2$ in $SF_6/O_2$ plasma. The etch rate of the Si film was decreased on adding $O_2$ gas, and the selectivity of Si to $SiO_2$ was increased, on adding $O_2$ gas to the $SF_6$ plasma. The optical condition of the Si film with this work was 1,350 nm/min, at a gas mixing ratio of $SF_6/O_2$ (=130:30 sccm). At the same time, the etch rate was measured as functions of the various etching parameters. The X-ray photoelectron spectroscopy analysis showed the efficient destruction of oxide bonds by ion bombardment, as well as the accumulation of high volatile reaction products on the etched surface. Field emission auger electron spectroscopy analysis was used to examine the efficiency of the ion-stimulated desorption of the reaction products.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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