3.3. Gas sensing mechanismThe sensi

3.3. Gas sensing mechanism
The sensing mechanism is based on the change in resistance of the sensor by the adsorption and desorption processes of oxygen molecules on the surface of oxides. In general, when an n-type metal oxide semiconductor gas sensor is exposed to air, oxygen molecules will be adsorbed onto the surface of the sensing materials and ionize into species such as O2−, O−, and O2−by reducing electrons at the valence band of the n-type semiconductor and this will form a depletion layer on the surface. In this process,oxygen molecules act as electron acceptor to decrease the electron concentration and, thus, increase the resistance of the sensor .Ni0.9Zn0.1O/ZnO behaves as an n-type semiconductor with electron carriers. Upon exposure to a CO gas atmosphere, for example, at an appropriate temperature, these gas molecules will react with the adsorbed oxygen ions on its surface and release electrons, thus,decreasing the resistance of the sensor. The reactions involved are shown in Eqs. (3) and (4).
2CO
+
O2
−
(ads)→
2CO2 +e− (4)
The enhancement of the sensor response for CO gas in the nano composite material can be ascribed to the p-n heterojunction formation. Similar results of sensor performance improvement using metal oxide hetero-structure are reported by various authors [45,55,56]. In fact, the creation of inner electric fields at the semiconductor p-n interface will allow the electrons to flow from Ni0.9Zn0.1O (with higher band gap) to ZnO while holes will flow in the opposite direction until the fermi level equalizes. This creates an electron depleted layer at the interface of ZnO and Ni0.9Zn0.1O which bends the energy band. The formation of two depleted layer,one at the surface of individual grain by the adsorption of oxygen species and other at the hetero-interface of ZnO and Ni0.9Zn0.1O,promotes higher oxygen adsorption on the sensor surface which might provide higher reaction sites. Therefore, by reacting with the CO gas, more electrons will be released back to the conduction band, leading eventually to an enhanced response (Fig. 11).The influence of p-n junction can also be explained as follows:the normal ambient resistance of the nano composite material in air (Rair) will be higher than that of each component (Ni0.9Zn0.1O:Rair= 131 , ZnO: Rair= 750 k, Ni0.9Zn0.1O/ZnO: Rair= 60 M a t300◦C as observed in Fig. 4(b)), due to the fact that at the contact between both components, there is a depletion layer increasing the contact resistance between the grains. The overall resistance of the layer is dominated by this contact resistance which explains the drastic increase in the resistance of the composite. When a reducing gas (CO) is introduced, the electron releases from the CO oxidation will decrease the holes concentration in p-type Ni0.9Zn0.1O by combining with them and this will result in an increase of the electron concentration according to the law of mass action for semiconductor (n0× p0= ni2). As a result, the concentration gradient of the same charge carrier on both sides of p-n junction is reduced. This leads to decrease of the potential barrier height of depletion layer at the interface. This result in a large decrease in the resistance, thus,increasing the sensor response compared to the situation without heterojunction.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.3. กลไกตรวจจับก๊าซกลไกการตรวจวัดตามการเปลี่ยนแปลงในความต้านทานของเซ็นเซอร์ โดยใช้กระบวนการดูดซับและคายออกของโมเลกุลออกซิเจนบนผิวของออกไซด์ ทั่วไป เมื่อสัมผัสกับอากาศเป็นสารกึ่งตัวนำ n-ประเภทโลหะออกไซด์ก๊าซเซนเซอร์ โมเลกุลออกซิเจนจะซับบนพื้นผิวของวัสดุตรวจวัด ionize ในสายพันธุ์เช่น O2−, O− และ O2−by ลดอิเล็กตรอนในวงวาเลนซ์ของสารกึ่งตัวนำชนิด n และนี้จะฟอร์มชั้นสูญเสียบนพื้นผิว ในกระบวนการนี้ โมเลกุลออกซิเจนเป็น electron acceptor การลดความเข้มข้นของอิเล็กตรอน และ ดังนั้น เพิ่มความต้านทานของเซ็นเซอร์ Ni0.9Zn0.1O/ZnO ทำงานเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด n มีกับผู้ให้บริการของอิเล็กตรอน เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศที่เป็นก๊าซ CO เช่น ที่อุณหภูมิเหมาะสม โมเลกุลก๊าซเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับไอออนออกซิเจนซับบนของ surface และปล่อยอิเล็กตรอน ดังนั้น การลดความต้านทานของเซ็นเซอร์ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องจะแสดงอยู่ใน Eqs (3) และ (4)2CO+O2−→ (โฆษณา)2CO2 + e− (4)สามารถได้รับการกำหนดของการตอบสนองของเซนเซอร์ก๊าซ CO ในวัสดุนาโนคอมโพสิตจะก่อ heterojunction p-n มีรายงานผลที่คล้ายกันของการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์โดยใช้โลหะออกไซด์ hetero-โครงสร้าง โดยการเขียนบทความต่าง ๆ [45,55,56] ในความเป็นจริง การสร้างสนามไฟฟ้าภายในสารกึ่งตัวนำ p-n อินเตอร์เฟซจะอนุญาตให้อิเล็กตรอนไหลจาก Ni0.9Zn0.1O (มีช่องว่างขึ้นในวง) ZnO ในขณะที่รูจะไหลในทิศทางตรงกันข้ามจนกว่า equalizes ระดับพลังงานแฟร์มีงาน ซึ่งสามารถสร้างชั้นอิเล็กตรอนหมดการที่อินเทอร์เฟซของ ZnO และ Ni0.9Zn0.1O ซึ่งโค้งวงพลังงาน การก่อตัวของชั้นหมดสอง หนึ่งที่ผิวของเมล็ดแต่ละโดยการดูดซับออกซิเจนพันธุ์ และอื่น ๆ ในอินเตอร์เฟซ hetero ZnO และ Ni0.9Zn0.1O ส่งเสริมการดูดซับออกซิเจนสูงกว่าบนพื้นผิวของเซ็นเซอร์ซึ่งอาจให้ไซต์ปฏิกิริยาสูงขึ้น ดังนั้น โดยทำปฏิกิริยากับก๊าซ CO อิเล็กตรอนมากกว่าจะออกไปนำวง ในที่สุดนำไปสู่การตอบสนองที่ดีขึ้น (11 รูป) อิทธิพลของ p-n junction สามารถยังถูกอธิบายเป็นดังนี้: ความต้านทานอุณหภูมิปกติของวัสดุผสมนาโนในอากาศ (แร่) จะสูงกว่าของแต่ละองค์ประกอบ (Ni0.9Zn0.1O:Rair = 131, ZnO: แร่ = 750 k, Ni0.9Zn0.1O/ZnO: แร่ = 60 เมตรเป็น t300◦C เป็นที่สังเกตในรูป 4(b)) เนื่องจากความจริงที่ที่ติดต่อระหว่างคอมโพเนนต์ทั้งสอง มีชั้นสูญเสียเพิ่มขึ้นต้านทานติดต่อระหว่างเมล็ด ความต้านทานโดยรวมของชั้นที่ถูกครอบงำ ด้วยความต้านทานนี้ติดต่ออธิบายขึ้นในความต้านทานของคอมโพสิต เมื่อก๊าซ (CO) ลดลงเป็นครั้งแรก รุ่นอิเล็กตรอนจากออกซิเดชัน CO จะลดความเข้มข้นของหลุมในชนิด p Ni0.9Zn0.1O โดยการรวมกับพวกเขา และจะเป็นผลในการเพิ่มความเข้มข้นอิเล็กตรอนตามกฎหมายของการดำเนินการมวลสารกึ่งตัวนำ (n0 × p0 = ni2) เป็นผล การไล่ระดับความเข้มข้นของสายการบินค่าธรรมเนียมเดียวกันในทั้งสองด้านของ p-n junction จะลดลง นี้นำไปสู่ลดศักยภาพอุปสรรคสูงสูญเสียชั้นในอินเตอร์เฟซ ผลการลดขนาดใหญ่ในการต่อต้าน ดังนั้น เพิ่มการตอบสนองของเซนเซอร์เทียบกับสถานการณ์โดยไม่ต้อง heterojunction

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.3 กลไกการตรวจวัดก๊าซ
กลไกการตรวจจับจะขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานของเซ็นเซอร์โดยการดูดซับกระบวนการของโมเลกุลออกซิเจนบนพื้นผิวของออกไซด์ โดยทั่วไปเมื่อโลหะออกไซด์แก๊สเซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ชนิดเอ็นสัมผัสกับอากาศโมเลกุลออกซิเจนจะถูกดูดซับเข้าสู่พื้นผิวของวัสดุที่ตรวจจับและอิออนเข้าสู่ชนิดเช่น O2-, O- และ O2-โดยการลดอิเล็กตรอนที่ Valence วงของ n-ประเภทเซมิคอนดักเตอร์และนี้จะก่อให้เกิดการสูญเสียชั้นบนพื้นผิว ในขั้นตอนนี้โมเลกุลออกซิเจนทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนเพื่อลดความเข้มข้นของอิเล็กตรอนและจึงเพิ่มความต้านทานของเซ็นเซอร์ .Ni0.9Zn0.1O / ZnO ทำงานเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นกับผู้ให้บริการอิเล็กตรอน เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศก๊าซ CO สำหรับตัวอย่างเช่นที่อุณหภูมิที่เหมาะสมโมเลกุลของแก๊สเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนไอออนดูดซับบนพื้นผิวของมันและปล่อยอิเล็กตรอนจึงลดความต้านทานของเซ็นเซอร์ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการแสดงอยู่ใน EQS (3) และ (4).
2CO
+
O2
-
(ADS) →
2CO2 + E- (4)
การเพิ่มประสิทธิภาพของการตอบสนองเซ็นเซอร์สำหรับก๊าซ CO ในวัสดุนาโนคอมโพสิตที่สามารถกำหนดรูปแบบเฮเทอโร PN ผลที่คล้ายกันในการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของเซ็นเซอร์โดยใช้โลหะออกไซด์แตกต่างมีโครงสร้างจะมีการรายงานโดยผู้เขียนต่างๆ [45,55,56] ในความเป็นจริงการสร้างสนามไฟฟ้าภายในที่อินเตอร์เฟซเซมิคอนดักเตอร์ PN จะช่วยให้อิเล็กตรอนจะไหลจาก Ni0.9Zn0.1O (มีช่องว่างแถบที่สูงขึ้น) เพื่อซิงค์ออกไซด์ในขณะที่หลุมจะไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามจนกว่าระดับแฟร์เท่ากัน นี้จะสร้างชั้นหมดอิเล็กตรอนที่อินเตอร์เฟซของซิงค์ออกไซด์และ Ni0.9Zn0.1O ที่โค้งวงพลังงาน การก่อตัวของชั้นสองหมดหนึ่งที่พื้นผิวของเมล็ดข้าวแต่ละบุคคลโดยการดูดซับออกซิเจนและอื่น ๆ ที่แตกต่างมีอินเตอร์เฟซของซิงค์ออกไซด์และ Ni0.9Zn0.1O ส่งเสริมการดูดซับออกซิเจนที่สูงขึ้นบนพื้นผิวเซ็นเซอร์ซึ่งอาจให้เว็บไซต์ปฏิกิริยาสูง . ดังนั้นในการทำปฏิกิริยากับก๊าซ CO อิเล็กตรอนมากขึ้นจะได้รับการปล่อยตัวกลับไปที่การนำวงดนตรีชั้นนำในที่สุดจะทำให้การตอบสนองที่เพิ่มขึ้น (รูปที่ 11). อิทธิพลของสนธิ PN ได้โดยง่ายนอกจากนี้ยังสามารถอธิบายได้ดังนี้ความต้านทานแวดล้อมปกติของ นาโนวัสดุผสมในอากาศ (Rair) จะสูงกว่าที่ของแต่ละองค์ประกอบ (Ni0.9Zn0.1O: Rair = 131, ซิงค์ออกไซด์: Rair = 750 K ?, Ni0.9Zn0.1O / ZnO: Rair = 60 เมตรหรือไม่? t300◦Cเป็นข้อสังเกตในรูปที่. 4 (ข)) เนื่องจากความจริงที่ว่าในการติดต่อกันระหว่างทั้งสองส่วนมีเป็นชั้นพร่องการเพิ่มความต้านทานติดต่อระหว่างธัญพืช ความต้านทานโดยรวมของชั้นถูกครอบงำโดยความต้านทานติดต่อนี้ซึ่งจะอธิบายการเพิ่มขึ้นอย่างมากในความต้านทานของคอมโพสิต เมื่อก๊าซลด (CO) เป็นที่รู้จัก, รุ่นอิเล็กตรอนจากออกซิเดชัน CO จะลดความเข้มข้นของหลุมใน P-ประเภท Ni0.9Zn0.1O โดยการรวมกับพวกเขาและนี้จะส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของอิเล็กตรอนตามกฎหมาย ของการกระทำมวลสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ (N0 × P0 = Ni2) เป็นผลให้การไล่ระดับสีความเข้มข้นของผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายเหมือนกันทั้งสองด้านของทางแยก PN จะลดลง นี้นำไปสู่การลดลงของความสูงอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นของชั้นพร่องที่อินเตอร์เฟซ ผลที่ได้นี้ในการลดลงของขนาดใหญ่ในการต่อต้านจึงเพิ่มขึ้นการตอบสนองเซ็นเซอร์เมื่อเทียบกับสถานการณ์โดยไม่ต้องเฮเทอโร

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3.3 . กลไกตรวจจับแก๊สการใช้กลไกตามการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเซ็นเซอร์ โดยกระบวนการดูดซับและปลดปล่อยออกซิเจนโมเลกุลบนพื้นผิวของออกไซด์ โดยทั่วไปเมื่อทั่วไปโลหะออกไซด์สารกึ่งตัวนำแก๊สเซ็นเซอร์สัมผัสกับอากาศ โมเลกุลของออกซิเจนจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของวัสดุและในการเปลี่ยนเป็นอิออนชนิดเช่น O2 −−− , O , O2 และโดยการลดความจุอิเล็กตรอนที่วงดนตรีของเซมิคอนดักเตอร์และทั่วไปนี้จะฟอร์มชั้นพร่องบนพื้นผิว . ในขั้นตอนนี้ , โมเลกุลของออกซิเจนเป็นอิเล็กตรอนอิเล็กตรอนพระนาสิกเพื่อลดความเข้มข้นและจึงเพิ่มความต้านทานของเซ็นเซอร์ ni0.9zn0.1o/zno ทำตัวเป็นสารกึ่งตัวนำทั่วไปกับตัวนำอิเล็กตรอน เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศแก๊ส CO , ตัวอย่างเช่น , ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม โมเลกุลของก๊าซนี้จะทำปฏิกิริยากับไอออนดูดซับออกซิเจนบนพื้นผิวของมันและปล่อยอิเล็กตรอน ดังนั้นการลดความต้านทานของเซ็นเซอร์ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องจะถูกแสดงใน EQS . ( 3 ) และ ( 4 )2CO+โอทูบริษัท เวสเทิร์น( โฆษณา ) → keyboard - key - name2co2 + E ( 4 ) บริษัท เวสเทิร์นการเพิ่มประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์การ CO ก๊าซในนาโนคอมโพสิตวัสดุสามารถ ascribed ไป p-n heterojunction ก่อตัว ผลที่คล้ายกันของการปรับปรุงประสิทธิภาพเซ็นเซอร์โดยใช้โครงสร้างโลหะออกไซด์อื่นได้ถูกรายงานโดยผู้เขียนต่างๆ [ 45,55,56 ] ในความเป็นจริง การสร้างสนามไฟฟ้าภายในที่สารกึ่งตัวนำ p-n อินเตอร์เฟซจะช่วยให้อิเล็กตรอนจะไหลจาก ni0.9zn0.1o ( มีช่องว่างแถบที่สูง ) ซิงค์ออกไซด์ในขณะที่หลุมจะไหลในทิศทางตรงกันข้ามจนถึงระดับเฟอร์มิ equalizes นี้จะสร้างอิเล็กตรอนหมดชั้นอินเตอร์เฟซของซิงค์ออกไซด์ ni0.9zn0.1o ซึ่งโค้งและแถบพลังงาน การก่อตัวของทั้งสองหมดลง ชั้น หนึ่งที่ผิวของเมล็ดแต่ละชนิดโดยการดูดซับออกซิเจนและอื่น ๆ ที่ปกติและอินเตอร์เฟซของซิงค์ออกไซด์ ni0.9zn0.1o ส่งเสริมการดูดซับออกซิเจนสูงกว่าบนเซ็นเซอร์พื้นผิวซึ่งอาจมีปฏิกิริยาที่สูงขึ้นเว็บไซต์ ดังนั้น โดยทำปฏิกิริยากับ CO ก๊าซอิเล็กตรอนจะถูกปล่อยกลับนำวงดนตรีชั้นนำในที่สุดเพื่อปรับปรุงการตอบสนอง ( รูปที่ 11 ) อิทธิพลของ p-n Junction ยังสามารถอธิบายได้ดังนี้ ปกติอุณหภูมิความต้านทานของนาโนวัสดุคอมโพสิตในอากาศ ( rair ) จะสูงกว่าที่ของแต่ละคน ส่วนประกอบ ( ni0.9zn0.1o : rair = 131 , ซิงค์ออกไซด์ : rair = 750 k , ni0.9zn0.1o/zno : rair = 60 M t300 ◦ C จนสังเกตในรูป 4 ( b ) ) เนื่องจากที่ติดต่อระหว่างองค์ประกอบทั้งสอง มีการทำลายชั้นบรรยากาศเพิ่มความต้านทานการติดต่อระหว่างเม็ด ความต้านทานรวมของเลเยอร์จะถูกครอบงำโดยนี้ติดต่อต้านทานซึ่งอธิบายถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมากในการต้านทานของคอมโพสิต เมื่อลดก๊าซ ( CO ) ใช้อิเล็กตรอนออกจาก Co ออกซิเดชันจะลดหลุมของพี ni0.9zn0.1o โดยรวมกับพวกเขาและสิ่งนี้จะส่งผลในการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของอิเล็กตรอนตามกฎหมายของการกระทำมวลสารไนเตรต× P0 = ni2 ) เป็นผลให้ความเข้มข้นลาดของผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายเดียวกันบนทั้งสองด้านของ p-n Junction จะลดลง นี้นำไปสู่การลดลงของความสูงของชั้นตัวกั้นศักยภาพในอินเตอร์เฟซ นี้ส่งผลในการลดขนาดใหญ่ในการต้านทานดังนั้นการเพิ่มเซ็นเซอร์การตอบสนองเมื่อเทียบกับสถานการณ์ โดยไม่ heterojunction .