Новые горизонты в разработке газовых сенсоров
Специалисты химического и физического факультетов МГУ представили инновационный способ повышения стабильности полупроводниковых сенсоров. Замена естественных дефектов в кристаллической структуре оксидов металлов на контролируемые примесные включения открывает перспективы для создания долговечных материалов. Проект реализован при поддержке гранта РНФ.
Преимущества полупроводниковых устройств
Компактные и чувствительные газовые сенсоры активно применяются в здравоохранении, экологическом мониторинге и промышленности. Ключевым условием их эффективности остается стабильность работы, особенно в системах «электронного носа», где требуется длительная точность измерений.
Вызовы и исследования
«Наноразмерные оксиды металлов крайне чувствительны к внешним воздействиям, — отметил Валерий Кривецкий, старший научный сотрудник МГУ. — При высоких температурах частицы сливаются, что раньше считалось главной причиной деградации сенсоров». Ученые провели месячные испытания устройств и моделирование старения материалов, используя метод электронного парамагнитного резонанса для анализа изменений.
Открытие в области кристаллических структур
Эксперименты выявили ранее неизученный фактор: постепенное заполнение кислородных вакансий атомами из воздуха. «Эти дефекты формируются при синтезе материала и влияют на проводимость. Со временем их количество уменьшается, что приводит к дрейфу характеристик», — пояснил Валерий Кривецкий. Этот процесс может длиться свыше 30 дней, затрудняя калибровку и машинное обучение систем.
Инновационное решение команды МГУ
«Мы компенсировали потери, введя в структуру оксида стабильные примеси, — поделилась аспирантка Алина Сагитова. — Баланс электронов сохранили за счет дополнительных добавок, что позволило вдвое замедлить снижение чувствительности». Новая методика значительно улучшает эксплуатационные параметры сенсоров, расширяя возможности их практического применения.
Источник фото: химический факультет МГУ
Источник: scientificrussia.ru
