Российские ученые придумали, как продлить срок стабильной работы газовых сенсоров, используемых в системах электронного обоняния. Исследователи обнаружили, что замена собственных дефектов в кристаллической структуре оксидов металлов на примесные значительно повышает стабильность полупроводниковых газовых сенсоров.
Полупроводниковые газовые сенсоры представляют собой миниатюрные и недорогие устройства с высокой чувствительностью, которые широко применяются для обнаружения и анализа газов. Эти сенсоры используют в различных областях: от диагностики заболеваний по выдыхаемому воздуху до мониторинга загрязнения атмосферы.
В ходе исследования ученые более месяца непрерывно тестировали сенсоры, а также искусственно состаривали материалы в условиях, имитирующих реальную эксплуатацию. Применив метод электронного парамагнитного резонанса, исследователи обнаружили, что основной причиной ухудшения работы сенсоров со временем является не только агломерация наночастиц, как считалось ранее, но и постепенное заполнение кислородных вакансий.
Для решения проблемы ученые внедрили в структуру оксида искусственно созданные кислородные вакансии путем добавления примеси, захватывающей электроны. Чтобы сохранить полупроводниковые свойства материала, дополнительно ввели примесь с избытком электронов. Этот метод позволил заменить собственные носители заряда на генерируемые примесью.
Модифицированные сенсоры вдвое медленнее теряли сенсорный отклик в длительных измерениях по сравнению с немодифицированным полупроводником. Это позволит существенно расширить применение технологии «электронного носа» в таких областях, как безопасность, контроль качества продуктов питания, раннее обнаружение заболеваний и мониторинг окружающей среды.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Загадочное явление в центре Млечного Пути может скрывать новый вид темной материи
Посмотрите на Антарктиду без льда: опубликована подробная карта южного континента
Иллюстрация на обложке сгенерирована Freepik AI