Nghiên cứu chế tạo và tính nhạy khí của cấu trúc dị thể giữa dây nano sno2 và một số oxit kim loại bán dẫn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Thị Ngọc Hoa NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH NHẠY KHÍ CỦA CẤU TRÚC DỊ THỂ GIỮA DÂY NANO SnO2 VÀ MỘT SỐ OXIT KIM LOẠI BÁN DẪN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Thị Ngọc Hoa NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH NHẠY KHÍ CỦA CẤU TRÚC DỊ THỂ GIỮA DÂY NANO SnO2 VÀ MỘT SỐ OXIT KIM LOẠI BÁN DẪN Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Văn Duy PGS TS Đặng Thị Thanh Lê Hà Nội - 2022 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Duy PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê thầy đóng góp nhiều ý kiến khoa học quý báu tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Hiếu, GS.TS Nguyễn Đức Hòa tập thể cán Phịng thí nghiệm nghiên cứu phát triển ứng dụng Cảm biến nano (ITIMS) ln nhiệt tình giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm gợi mở nhiều ý tưởng quan trọng để thực nghiên cứu luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn TS Phan Thị Lê Minh đồng nghiệp Bộ môn Y vật lý – Trường Đại học Y Hà Nội nghiên cứu sinh, học viên cao học nhóm Cảm biến khí - viện ITIMS đồng hành, hỗ trợ tạo điều kiện cho tơi q trình thực đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu, Phòng Đào tạo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trường Đại học Y Hà Nội tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln động viên, khích lệ để tơi hồn thành luận án Tác giả Trần Thị Ngọc Hoa LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan nội dung luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Duy PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Các số liệu kết luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2022 TM Tập thể Giáo viên hướng dẫn Tác giả PGS.TS Nguyễn Văn Duy Trần Thị Ngọc Hoa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ GIỚI THIỆU CHUNG 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN KHÍ 20 1.1 1.2 Tổng quan cảm biến khí 20 1.1.1 Một số đặc trưng cảm biến khí bán dẫn [1] 20 1.1.2 Cơ chế nhạy khí dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể 23 Tổng quan phương pháp chế tạo tính nhạy khí dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể 27 1.2.1 Phương pháp chế tạo 28 1.2.2 Đặc trưng nhạy khí 30 1.2.3 Đặc trưng nhạy khí dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc n- SnO2/n -SMO 34 1.2.4 Đặc trưng nhạy khí H2S dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể n-SnO2/p-SMO 37 1.3 Kết luận chương 40 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 41 2.1 Chế tạo dây nano SnO2 41 2.1.1 Dụng cụ hóa chất 41 2.1.2 Thực nghiệm chế tạo dây nano SnO2 43 2.2 Chế tạo cảm biến dây nano cấu trúc dị thể SnO2/SMO 45 2.2.1 Chế tạo cảm biến dây nano cấu trúc dị thể SnO2/NiO 46 2.2.2 Chế tạo cảm biến dây nano cấu trúc dị thể SnO2/Ag2O 47 2.2.3 Chế tạo dây nano cấu trúc dị thể SnO2/ZnO 49 2.2.4 Chế tạo dây nano cấu trúc dị thể SnO2/WO3 49 2.3 Phương pháp khảo sát cấu trúc hình thái cảm biến 51 2.4 Phương pháp khảo sát đặc trưng nhạy khí 51 2.5 Kết luận chương 54 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH NHẠY KHÍ CỦA DÂY NANO OXIT KIM LOẠI BÁN DẪN CẤU TRÚC n-SnO2/p-SMO 55 3.1 3.2 3.3 Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/p-Ag2O 55 3.1.1 Hình thái cấu trúc cảm biến 55 3.1.2 Đặc tính nhạy khí H2S cảm biến 59 3.1.3 Cơ chế nhạy khí cảm biến 66 Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/p-NiO 69 3.2.1 Hình thái cấu trúc 69 3.2.2 Đặc trưng nhạy khí H2S 73 3.2.3 Cơ chế nhạy khí H2S cảm biến n-SnO2/p-NiO 78 Kết luận chương 80 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH NHẠY KHÍ CỦA DÂY NANO OXIT KIM LOẠI BÁN DẪN CẤU TRÚC n-SnO2/n-SMO 82 4.1 Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/n-ZnO 82 4.1.1 Hình thái cấu trúc 82 4.1.2 Đặc trưng nhạy khí H2S 84 4.1.3 Đặc trưng nhạy khí NO2 92 4.1.4 Độ ổn định cảm biến 95 4.1.5 Cơ chế nhạy khí 96 4.2 Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/n-WO3 98 4.2.1 Hình thái cấu trúc 98 4.2.2 Đặc trưng nhạy khí H2S 103 4.2.3 Đặc trưng nhạy khí NO2 107 4.2.4 Cơ chế nhạy khí 112 4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tính chất nhạy khí cảm biến 113 4.4 Kết luận chương 114 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 134 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu, viết tắt Tên tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt CVD Chemical Vapour Deposition Lắng đọng hóa học pha SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TEM Transmission Electron Microscope Kính hiển vi điện tử truyền qua FESEM Field Emission Scanning Electron Microsope Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường HRTEM High Resolution Transmission Electron Microscope Kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao SAED Selective area electron diffraction Nhiễu xạ điện tử chọn lọc vùng EDS Energy-dispersive X-ray spectroscopy Phổ tán sắc lượng tia X XRD X-ray diffraction Giản đồ Nhiễu xạ tia X JCPDS Joint Committee on Powder Diffraction Standards Thẻ chuẩn 10 MFC Mass Flow Controllers Bộ điều khiển lưu lượng khí 11 NWs Nanowires Dây nano 12 ppb Parts per billion Một phần tỷ 13 ppm Parts per million Một phần triệu 14 Ra Resistance in air Điện trở đo khơng khí 15 Rg Resistance in gas Điện trở đo khí thử 16 Sccm Standard cubic centimeters per minute Đơn vị đo lưu lượng khí cm3/phút 17 SMO Semiconductor Metal Oxide Oxit kim loại bán dẫn 18 VLS Vapour -Liquid -Solid Hơi-lỏng-rắn 19 VS Vapour -Solid Hơi – rắn 20 PVD Physical vapor deposition Lắng đọng vật lý 21 ALD Atomic layer deposition Lắng đọng lớp nguyên tử 22 UV Ultraviolet Tia cực tím 23 RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối 24 LPG Liquefied Petroleum Gas Khí dầu mỏ hóa lỏng DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ảnh hưởng việc tiếp xúc khí H2S [4]…………………………… 14 Bảng 1.2 Đáp ứng khí dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể… .33 Bảng 2.1 Các cảm biến Si (i= 1, … 5) biến tính dung dịch muối AgNO3 nồng độ số lần nhúng khác nhau……………………………………………… 48 Bảng 3.1 So sánh độ đáp ứng khí H2S dựa cảm biến khí SnO2 SnO2/p-SMO …………………………………………………………………………………… 66 Bảng 3.2 Thống kê nghiên cứu cảm biến khí H2S ……………………… 78 Bảng 4.1 Thời gian đáp ứng hồi phục khí H2S (0,25 ÷ 2,5 ppm) 300, 350 400 oC cảm biến dây nano SnO2 phủ ZnO với thời gian phủ 10 min……… 90 Bảng 4.2 So sánh độ đáp ứng khí H2S, NO2 dựa cảm biến khí SnO2 cảm biến SnO2/n -SMO ……………………………………………………………………111 8518, 2011, doi: 10.1021/jp2000514 [19] Y.-G Jang, W.-S Kim, D.-H Kim, and S.-H Hong, “Fabrication of Ga2O3/SnO2 core–shell nanowires and their ethanol gas sensing properties,” J Mater Res., vol 26, no 17, pp 2322–2327, 2011, doi: 10.1557/jmr.2011.189 [20] H Kim, S An, C Jin, and C Lee, “Structure and NO2 gas sensing properties of SnO2-core/In2O3-shell nanobelts,” Curr Appl Phys., vol 12, no 4, pp 1125–1130, 2012, doi: 10.1016/j.cap.2012.02.006 [21] Y L Chueh et al., “RuO2 nanowires and RuO2/TiO2 core/shell nanowires: From synthesis to mechanical, optical, electrical, and photoconductive properties,” Adv Mater., vol 19, no 1, pp 143–149, 2007, doi: 10.1002/adma.200601830 [22] M N Rumyantseva et al., “p-CoOx/n-SnO2 nanostructures: New highly selective materials for H2S detection,” Sensors Actuators, B Chem., vol 255, pp 564–571, 2018, doi: 10.1016/j.snb.2017.08.096 [23] S Park, S An, Y Mun, and C Lee, “UV-enhanced NO2 gas sensing properties of SnO2-core/ZnO-shell nanowires at room temperature,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 5, no 10, pp 4285–92, 2013, doi: 10.1021/am400500a [24] D T Thanh Le et al., “Facile synthesis of SnO2-ZnO core-shell nanowires for enhanced ethanol-sensing performance,” Curr Appl Phys., vol 13, no 8, pp 1637–1642, 2013, doi: 10.1016/j.cap.2013.06.024 [25] A Katoch, J Kim, Y Kwon, and H Kim, “Bifunctional sensing mechanism of SnO2–ZnO composite nanofibers for drastically enhancing the sensing behavior in H2 gas,” ACS Appl Mater., 2015 [26] D R Miller, S A Akbar, and P A Morris, “Nanoscale metal oxide-based heterojunctions for gas sensing: A review,” Sensors Actuators, B Chem., vol 204, pp 250–272, 2014, doi: 10.1016/j.snb.2014.07.074 [27] N D Hoa, N Van Quy, and D Kim, “Nanowire structured SnO x-SWNT composites: High performance sensor for NOx detection,” Sensors Actuators, B Chem., vol 142, no 1, pp 253–259, 2009, doi: 10.1016/j.snb.2009.07.053 [28] S Salehi, E Nikan, A A Khodadadi, and Y Mortazavi, “Highly sensitive carbon nanotubes-SnO2 nanocomposite sensor for acetone detection in diabetes 120 mellitus breath,” Sensors Actuators, B Chem., vol 205, pp 261–267, 2014, doi: 10.1016/j.snb.2014.08.082 [29] S Mubeen et al., “Hybrid tin oxide-SWNT nanostructures based gas sensor,” Electrochim Acta, vol 92, pp 484–490, 2013, doi: 10.1016/j.electacta.2013.01.029 [30] M Narjinary, P Rana, A Sen, and M Pal, “Enhanced and selective acetone sensing properties of SnO2-MWCNT nanocomposites: Promising materials for diabetes sensor,” Mater Des., vol 115, pp 158–164, 2016, doi: 10.1016/j.matdes.2016.11.042 [31] U Shaislamov and B L Yang, “CdS-sensitized single-crystalline TiO2 nanorods and polycrystalline nanotubes for solar hydrogen generation,” J Mater Res., vol 28, no 3, pp 418–423, 2013, doi: 10.1557/jmr.2012.373 [32] L L Xing, S Yuan, Z H Chen, Y J Chen, and X Y Xue, “Enhanced gas sensing performance of SnO2/α-MoO3 heterostructure nanobelts,” Nanotechnology, vol 22, no 22, 2011, doi: 10.1088/0957-4484/22/22/225502 [33] A Chowdhuri, P Sharma, V Gupta, K Sreenivas, and K V Rao, “H 2S gas sensing mechanism of SnO films with ultrathin CuO dotted islands,” J Appl Phys., vol 92, no 4, pp 2172–2180, 2002, doi: 10.1063/1.1490154 [34] X Liu, J Zhang, X Guo, S Wang, and S Wu, “Core-shell α-Fe 2O @ SnO 2/Au hybrid structures and their enhanced gas sensing properties,” RSC Adv., vol 2, no 4, pp 1650–1655, 2012, doi: 10.1039/c1ra00811k [35] M S Wagh, L A Patil, T Seth, and D P Amalnerkar, “Surface cupricated SnO2-ZnO thick films as a H2S gas sensor,” Mater Chem Phys., vol 84, no 2–3, pp 228–233, 2004, doi: 10.1016/S0254-0584(03)00232-3 [36] Q Kuang et al., “Enhancing the photon- and gas-sensing properties of a single SnO nanowire based nanodevice by nanoparticle surface functionalization,” J Phys Chem C, vol 112, no 30, pp 11539–11544, 2008, doi: 10.1021/jp802880c [37] S W Choi, J Y Park, and S S Kim, “Synthesis of SnO2-ZnO core-shell nanofibers via a novel two-step process and their gas sensing properties,” Nanotechnology, vol 20, no 46, 2009, doi: 10.1088/0957-4484/20/46/465603 121 [38] J.-H Kim, A Katoch, S.-H Kim, and S S Kim, “Chemiresistive Sensing Behavior of SnO ( n )–Cu O ( p ) Core–Shell Nanowires,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 2, no 28, p 150708132759008, 2015, doi: 10.1021/acsami.5b03224 [39] S Choi, A Katoch, G Sun, J.-H Kim, S.-H Kim, and S S Kim, “Dual Functional Sensing Mechanism in SnO –ZnO Core–Shell Nanowires,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 6, no 11, pp 8281–8287, 2014, doi: 10.1021/am501107c [40] D R Miller, S A Akbar, and P A Morris, “Nanoscale metal oxide-based heterojunctions for gas sensing: A review,” Sensors Actuators, B Chem., vol 204, pp 250–272, 2014, doi: 10.1016/j.snb.2014.07.074 [41] X Xue, L Xing, Y Chen, S Shi, Y Wang, and T Wang, “Synthesis and H S Sensing Properties of CuO-SnO Core / Shell PN-Junction Nanorods,” Energy, vol 4, pp 12157–12160, 2008, doi: 10.1021/jp8037818 [42] C Jin, S Park, H Kim, and C Lee, “Ultrasensitive multiple networked Ga2O3core/ZnO-shell nanorod gas sensors,” Sensors Actuators B Chem., vol 161, no 1, pp 223–228, 2012, doi: 10.1016/j.snb.2011.10.023 [43] T Tharsika, A S M A Haseeb, S A Akbar, M F aizul M Sabri, and W Y ew Hoong, “Enhanced ethanol gas sensing properties of SnO2 -core/ZnO-shell nanostructures,” Sensors (Basel)., vol 14, no 8, pp 14586–14600, 2014, doi: 10.3390/s140814586 [44] A Katoch, J Kim, and S S Kim, “TiO /ZnO Inner / Outer Double-Layer Hollow Fibers for Improved Detection of Reducing Gases,” ACS Appl Mater interfacesAPPLIED Mater INTERFACES, vol 6, no Iv, pp 21494–21499, 2014, doi: 10.1021/am506499e [45] A Chowdhuri, V Gupta, K Sreenivas, R Kumar, S Mozumdar, and P K Patanjali, “Response speed of SnO2-based H2S gas sensors with CuO nanoparticles,” Appl Phys Lett., vol 84, no 7, pp 1180–1182, 2004, doi: 10.1063/1.1646760 [46] H R Kim, A Haensch, I D Kim, N Barsan, U Weimar, and J H Lee, “The role of NiO doping in reducing the impact of humidity on the performance of 122 SnO2-based gas sensors: Synthesis strategies, and phenomenological and spectroscopic studies,” Adv Funct Mater., vol 21, no 23, pp 4456–4463, 2011, doi: 10.1002/adfm.201101154 [47] Z Lou, J Deng, L Wang, L Wang, T Fei, and T Zhang, “Toluene and ethanol sensing performances of pristine and PdO-decorated flower-like ZnO structures,” Sensors Actuators, B Chem., vol 176, pp 323–329, 2013, doi: 10.1016/j.snb.2012.09.027 [48] A Trinchi et al., “Investigation of sol-gel prepared CeO2-TiO2 thin films for oxygen gas sensing,” Sensors Actuators, B Chem., vol 95, no 1–3, pp 145– 150, 2003, doi: 10.1016/S0925-4005(03)00424-6 [49] G Cui, L Gao, B Yao, S Wang, P Zhang, and M Zhang, “Electrochemistry of CuO/In2O3 p-n heterojunction nano/microstructure array with sensitivity to H2 at and below room-temperature,” Electrochem commun., vol 30, no 3, pp 42–45, 2013, doi: 10.1016/j.elecom.2013.02.003 [50] S Sharma, A Kumar, N Singh, and D Kaur, “Excellent room temperature ammonia gas sensing properties of n-MoS2/p-CuO heterojunction nanoworms,” Sensors Actuators B Chem., vol 275, Dec 2018, doi: 10.1016/j.snb.2018.08.046 [51] K.-R Park, H.-B Cho, J Lee, Y Song, W.-B Kim, and Y.-H Choa, “Design of highly porous SnO2-CuO nanotubes for enhancing H2S gas sensor performance,” Sensors Actuators B Chem., vol 302, Jan 2020, doi: 10.1016/j.snb.2019.127179 [52] M N Rumyantseva et al., “Sub-ppm H2S sensing by tubular ZnO-Co3O4 nanofibers,” Sensors Actuators B Chem., vol 307, Mar 2020, doi: 10.1016/j.snb.2019.127624 [53] J.-H Kim, A Mirzaei, H W Kim, and S S Kim, “Extremely sensitive and selective sub-ppm CO detection by the synergistic effect of Au nanoparticles and core–shell nanowires,” Sensors Actuators B Chem., 2017, doi: 10.1016/j.snb.2017.04.090 [54] J H Kim, H W Kim, and S S Kim, “Ultra-sensitive benzene detection by a novel approach: Core-shell nanowires 123 combined with the Pd- functionalization,” Sensors Actuators, B Chem., vol 239, pp 578–585, 2017, doi: 10.1016/j.snb.2016.08.071 [55] M M Arafat, B Dinan, S A Akbar, and A S M A Haseeb, “Gas Sensors Based on One Dimensional Nanostructured Metal-Oxides: A Review,” Sensors, vol 12, no 6, pp 7207–7258, May 2012, doi: 10.3390/s120607207 [56] C Yu-Jin, Z Chun-Ling, W Li-Jiao, G Peng, C Mao-Sheng, and S XiaoLing, “Synthesis and enhanced ethanol sensing characteristics of α-Fe O / SnO core–shell nanorods,” Nanotechnology, vol 20, no 4, p 45502, 2009, doi: 10.1088/0957-4484/20/4/045502 [57] I.-S Hwang et al., “Synthesis and gas sensing characteristics of highly crystalline ZnO–SnO2 core–shell nanowires,” Sensors Actuators B Chem., vol 148, no 2, pp 595–600, 2010, doi: 10.1016/j.snb.2010.05.052 [58] Y.-J Chen et al., “Synthesis and enhanced gas sensing properties of crystalline CeO2/TiO2 core/shell nanorods,” Sensors Actuators B Chem., vol 156, no 2, pp 867–874, 2011, doi: 10.1016/j.snb.2011.02.057 [59] N Singh, A Ponzoni, R K Gupta, P S Lee, and E Comini, “Synthesis of In2O3-ZnO core-shell nanowires and their application in gas sensing,” Sensors Actuators, B Chem., vol 160, no 1, pp 1346–1351, 2011, doi: 10.1016/j.snb.2011.09.073 [60] H S Kim, C H Jin, S H Park, and C M Lee, “Structural, luminescent, and NO2 sensing properties of SnO2 - core/V2O5-shell nanorods,” J Electroceramics, vol 30, no 1–2, pp 6–12, 2013, doi: 10.1007/s10832-0129687-6 [61] L F da Silva et al., “UV-enhanced ozone gas sensing response of ZnO-SnO2 heterojunctions at room temperature,” Sensors Actuators, B Chem., vol 240, pp 573–579, 2017, doi: 10.1016/j.snb.2016.08.158 [62] J Kim and S S Kim, “Realization of abilities with Pt- functionalized SnO ZnO core-shell nanowires,” pp 1–36 [63] S Bai et al., “On the construction of hollow nanofibers of ZnO-SnO2 heterojunctions to enhance the NO2 sensing properties,” Sensors Actuators, B Chem., vol 266, no 2, pp 692–702, 2018, doi: 10.1016/j.snb.2018.03.055 124 [64] K Hu, F Wang, Z Shen, H Liu, W Zeng, and Y Wang, “Ar plasma treatment on ZnO–SnO2 heterojunction nanofibers and its enhancement mechanism of hydrogen gas sensing,” Ceram Int., vol 46, no 13, pp 21439–21447, 2020, doi: 10.1016/j.ceramint.2020.05.242 [65] C Lou, C Yang, W Zheng, X Liu, and J Zhang, “Atomic layer deposition of ZnO on SnO2 nanospheres for enhanced formaldehyde detection,” Sensors Actuators, B Chem., vol 329, p 129218, 2021, doi: 10.1016/j.snb.2020.129218 [66] S Qin, P Tang, Y Feng, and D Li, “Novel ultrathin mesoporous ZnO-SnO2 n-n heterojunction nanosheets with high sensitivity to ethanol,” Sensors Actuators, B Chem., vol 309, no August 2019, p 127801, 2020, doi: 10.1016/j.snb.2020.127801 [67] N X Thai et al., “Realization of a portable H2S sensing instrument based on SnO2 nanowires,” J Sci Adv Mater Devices, vol 5, no 1, pp 40–47, 2020, doi: 10.1016/j.jsamd.2020.01.003 [68] A Mirzaei, S S Kim, and H W Kim, “Resistance-based H2S gas sensors using metal oxide nanostructures: A review of recent advances,” Journal of Hazardous Materials, vol 357 pp 314–331, 2018, doi: 10.1016/j.jhazmat.2018.06.015 [69] A Sharma, M Tomar, and V Gupta, “WO3 nanoclusters–SnO2 film gas sensor heterostructure with enhanced response for NO2,” Sensors Actuators B Chem., vol 176, pp 675–684, Jan 2013, doi: 10.1016/j.snb.2012.09.094 [70] J Sukunta, A Wisitsoraat, A Tuantranont, S Phanichphant, and C Liewhiran, “WO3 nanotubes−SnO2 nanoparticles heterointerfaces for ultrasensitive and selective NO2 detections,” Appl Surf Sci., vol 458, pp 319–332, Nov 2018, doi: 10.1016/j.apsusc.2018.07.096 [71] K P Yuan et al., “Precise preparation of WO3/SnO2 core shell nanosheets for efficient NH3 gas sensing,” J Colloid Interface Sci., vol 568, pp 81–88, 2020, doi: 10.1016/j.jcis.2020.02.042 [72] M Yin, Y Yao, H Fan, and S Liu, “WO3-SnO2 nanosheet composites: Hydrothermal synthesis and gas sensing mechanism,” J Alloys Compd., vol 125 736, no 2, pp 322–331, 2018, doi: 10.1016/j.jallcom.2017.11.185 [73] D Miller, S Akbar, P Morris, “Nanoscale metal oxide-based heterojunctions for gas sensing: A review ” Sensors Actuators, B Chem., vol 204, pp 250-272, 2014 [74] Y Gui, F Dong, Y Zhang, and J Tian, “Preparation and gas sensitivity of WO3 hollow microspheres and SnO2 doped heterojunction sensors,” Mater Sci Semicond Process., vol 16, no 6, pp 1531–1537, 2013, doi: 10.1016/j.mssp.2013.05.012 [75] L Yin et al., “In situ formation of Au/SnO2 nanocrystals on WO3 nanoplates as excellent gas-sensing materials for H2S detection,” Mater Chem Phys., vol 148, no 3, pp 1099–1107, 2014, doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.09.025 [76] J H Kim, J H Lee, A Mirzaei, H W Kim, and S S Kim, “SnO2 (n)-NiO (p) composite nanowebs: Gas sensing properties and sensing mechanisms,” Sensors Actuators, B Chem., vol 258, 2018, doi: 10.1016/j.snb.2017.11.063 [77] N D Hoa, D Van Thien, N Van Duy, and N Van Hieu, “Facile synthesis of single-crystal nanoporous α-NiS nanosheets from Ni(OH)2 counterpart,” Mater Lett., vol 161, pp 282–285, 2015, doi: 10.1016/j.matlet.2015.08.123 [78] C J Chen and R K Chiang, “Sulfidation of rock-salt-type transition metal oxide nanoparticles as an example of a solid state reaction in colloidal nanoparticles,” Dalt Trans., vol 40, no 4, 2011, doi: 10.1039/c0dt00906g [79] N Cattabiani et al., “Tin Oxide Nanowires Decorated with Ag Nanoparticles for Visible Light-Enhanced Hydrogen Sensing at Room Temperature: Bridging Conductometric Gas Sensing and Plasmon-Driven Catalysis,” J Phys Chem C, vol 122, no 9, 2018, doi: 10.1021/acs.jpcc.7b09807 [80] I S Hwang et al., “Facile control of C2H5OH sensing characteristics by decorating discrete Ag nanoclusters on SnO2 nanowire networks,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 3, no 8, 2011, doi: 10.1021/am200647f [81] N Bhardwaj and S Mohapatra, “Structural, optical and gas sensing properties of Ag-SnO2 plasmonic nanocomposite thin films,” Ceram Int., vol 42, no 15, 2016, doi: 10.1016/j.ceramint.2016.08.017 [82] N Van Hieu, P Thi Hong Van, L Tien Nhan, N Van Duy, and N Duc Hoa, 126 “Giant enhancement of H2S gas response by decorating n-type SnO2 nanowires with p-type NiO nanoparticles,” Appl Phys Lett., vol 101, no 25, 2012, doi: 10.1063/1.4772488 [83] M Kaur et al., “RF sputtered SnO2: NiO thin films as sub-ppm H2S sensor operable at room temperature,” Sensors Actuators, B Chem., vol 242, pp 389– 403, 2017, doi: 10.1016/j.snb.2016.11.054 [84] S C Lee et al., “Improvement of H2S sensing properties of SnO2-based thick film gas sensors promoted with MoO3 and NiO,” Sensors (Switzerland), vol 13, no 3, pp 3889–3901, 2013, doi: 10.3390/s130303889 [85] T Yang et al., A pulse-driven sensor based on ordered mesoporous Ag2O/SnO2 with improved H2S-sensing performance, vol 228 Elsevier B.V., 2016 [86] V V Sysoev et al., “Percolating SnO2 nanowire network as a stable gas sensor: Direct comparison of long-term performance versus SnO2 nanoparticle films,” Sensors Actuators, B Chem., vol 139, no 2, pp 699–703, 2009, doi: 10.1016/j.snb.2009.03.065 [87] P S Kolhe, P M Koinkar, N Maiti, and K M Sonawane, “Synthesis of Ag doped SnO2 thin films for the evaluation of H2S gas sensing properties,” Phys B Condens Matter, vol 524, pp 90–96, Nov 2017, doi: 10.1016/j.physb.2017.07.056 [88] T M Ngoc et al., “Self-heated Ag-decorated SnO2 nanowires with low power consumption used as a predictive virtual multisensor for H2S-selective sensing,” Anal Chim Acta, vol 1069, pp 108–116, 2019, doi: 10.1016/j.aca.2019.04.020 [89] E S M Duraia, Z A Mansorov, and S Tokmolden, “Synthesis, characterization and photoluminescence of tin oxide nanoribbons and nanowires,” Physica B: Condensed Matter, vol 404, no 21 pp 3952–3956, 2009, doi: 10.1016/j.physb.2009.07.135 [90] L Mazeina, Y N Picard, J D Caldwell, E R Glaser, and S M Prokes, “Growth and photoluminescence properties of vertically aligned SnO2 nanowires,” Journal of Crystal Growth, vol 311, no 11 pp 3158–3162, 2009, doi: 10.1016/j.jcrysgro.2009.03.025 127 [91] Y Wang, H Zhang, and X Sun, “Electrospun nanowebs of NiO/SnO p-n heterojunctions for enhanced gas sensing,” Appl Surf Sci., vol 389, pp 514– 520, 2016, doi: 10.1016/j.apsusc.2016.07.073 [92] A Martucci, D Buso, M De Monte, M Guglielmi, C Cantalini, and C Sada, “Nanostructured sol-gel silica thin films doped with NiO and SnO2 for gas sensing applications,” J Mater Chem., vol 14, no 19, pp 2889–2895, 2004, doi: 10.1039/b405301j [93] C Wei et al., “Hydrothermal synthesis and structural characterization of NiO/SnO2 composites and hydrogen sensing properties,” J Spectrosc., vol 2015, 2015, doi: 10.1155/2015/450485 [94] H Gao et al., Ultrasensitive and low detection limit of toluene gas sensor based on SnO2-decorated NiO nanostructure, vol 255 Elsevier B.V., 2018 [95] D D Trung et al., “Effective decoration of Pd nanoparticles on the surface of SnO2 nanowires for enhancement of CO gas-sensing performance,” J Hazard Mater., vol 265, pp 124–132, 2014, doi: 10.1016/j.jhazmat.2013.11.054 [96] S Sen et al., “Growth of SnO2/W18O49 nanowire hierarchical heterostructure and their application as chemical sensor,” Sensors Actuators, B Chem., vol 147, no 2, pp 453–460, 2010, doi: 10.1016/j.snb.2010.04.016 [97] J Fang et al., “Gas sensing properties of NiO/SnO2 heterojunction thin film,” Sensors Actuators, B Chem., vol 252, pp 1163–1168, 2017, doi: 10.1016/j.snb.2017.07.013 [98] D D Trung, N Van Toan, P Van Tong, N Van Duy, N D Hoa, and N Van Hieu, “Synthesis of single-crystal SnO application,” Ceram Int., vol nanowires for NO x 38, 2012, no 8, gas sensors doi: 10.1016/j.ceramint.2012.05.039 [99] K H Stern, “High Temperature Properties and Decomposition of Inorganic Salts Part 3, Nitrates and Nitrites,” J Phys Chem Ref Data, vol 1, no 3, 1972, doi: 10.1063/1.3253104 [100] M A M Hassan, I R Agool, and L M Raoof, “Silver oxide nanostructure prepared on porous silicon for optoelectronic application,” Appl Nanosci., vol 4, no 4, 2014, doi: 10.1007/s13204-013-0215-z 128 [101] N Van Hoang et al., “Enhanced H2S gas-sensing performance of α-Fe2O3 nanofibers by optimizing process conditions and loading with reduced graphene oxide,” J Alloys Compd., vol 826, 2020, doi: 10.1016/j.jallcom.2020.154169 [102] Y Zhao, C Tao, G Xiao, and H Su, “Controlled synthesis and wastewater treatment of Ag2O/TiO2 modified chitosan-based photocatalytic film,” RSC Adv., vol 7, no 18, 2017, doi: 10.1039/c6ra27295a [103] F Shao et al., “Heterostructured p-CuO (nanoparticle)/n-SnO2 (nanowire) devices for selective H2S detection,” Sensors Actuators, B Chem., vol 181, 2013, doi: 10.1016/j.snb.2013.01.067 [104] I S Hwang et al., “Enhanced H2S sensing characteristics of SnO2 nanowires functionalized with CuO,” Sensors Actuators, B Chem., vol 142, no 1, 2009, doi: 10.1016/j.snb.2009.07.052 [105] S W Choi, A Katoch, J Zhang, and S S Kim, “Electrospun nanofibers of CuO-SnO2 nanocomposite as semiconductor gas sensors for H2S detection,” Sensors Actuators, B Chem., vol 176, 2013, doi: 10.1016/j.snb.2012.09.035 [106] K.-I Choi, H.-J Kim, Y C Kang, and J.-H Lee, “Ultraselective and ultrasensitive detection of H2S in highly humid atmosphere using CuO-loaded SnO2 hollow spheres for real-time diagnosis of halitosis,” Sensors Actuators B Chem., vol 194, Apr 2014, doi: 10.1016/j.snb.2013.12.111 [107] J Gong, Q Chen, M R Lian, N C Liu, R G Stevenson, and F Adami, “Micromachined nanocrystalline silver doped SnO H S sensor,” Sensors and Actuators, B: Chemical, vol 114, no pp 32–39, 2006, doi: 10.1016/j.snb.2005.04.035 [108] T M Ngoc et al., “Self-heated Ag-decorated SnO2 nanowires with low power consumption used as a predictive virtual multisensor for H2S - selective sensing,” Anal Chim Acta, vol 1069, pp 108–116, 2019, doi: 10.1016/j.aca.2019.04.020 [109] J W Yoon, Y J Hong, Y C Kang, and J H Lee, “High performance chemiresistive H2S sensors using Ag-loaded SnO2 yolk-shell nanostructures,” RSC Adv., vol 4, no 31, pp 16067–16074, 2014, doi: 10.1039/c4ra01364f 129 [110] T Seiyama, A Kato, K Fujiishi, and M Nagatani, “A New Detector for Gaseous Components Using Semiconductive Thin Films,” Anal Chem., vol 34, no 11, 1962, doi: 10.1021/ac60191a001 [111] S Matsushima, Y Teraoka, N Miura, and N Yamazoe, “Electronic interaction between metal additives and tin dioxide in tin dioxide-based gas sensors,” Jpn J Appl Phys., vol 27, no 10 R, 1988, doi: 10.1143/JJAP.27.1798 [112] N Yamazoe, Y Kurokawa, and T Seiyama, “Effects of additives on semiconductor gas sensors,” Sensors and Actuators, vol 4, no C, 1983, doi: 10.1016/0250-6874(83)85034-3 [113] X Chen et al., “Templating synthesis of SnO2 nanotubes loaded with Ag2O nanoparticles and their enhanced gas sensing properties,” Adv Funct Mater., vol 21, no 11, 2011, doi: 10.1002/adfm.201002701 [114] D Sarkar, C K Ghosh, S Mukherjee, and K K Chattopadhyay, “Three dimensional Ag2O/TiO2 type-II (p-n) nanoheterojunctions for superior photocatalytic activity,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 5, no 2, 2013, doi: 10.1021/am302136y [115] H W Choi, S Y Kim, K B Kim, Y H Tak, and J L Lee, “Enhancement of hole injection using O2 plasma-treated Ag anode for top-emitting organic lightemitting diodes,” Appl Phys Lett., vol 86, no 1, 2005, doi: 10.1063/1.1846149 [116] V Van Quang, N Van Dung, N Sy Trong, N Duc Hoa, N Van Duy, and N Van Hieu, “Outstanding gas-sensing performance of graphene/SnO2 nanowire Schottky junctions,” Appl Phys Lett., vol 105, no 1, 2014, doi: 10.1063/1.4887486 [117] J Zhang et al., “Impurity level evolution and majority carrier-type inversion of Ag2S under extreme compression: Experimental and theoretical approaches,” Appl Phys Lett., vol 103, no 8, 2013, doi: 10.1063/1.4819160 [118] J Jang, K Cho, S H Lee, and S Kim, “Synthesis and electrical characteristics of Ag2S nanocrystals,” Mater Lett., vol 62, no 8–9, 2008, doi: 10.1016/j.matlet.2007.08.080 [119] L M Lyu and M H Huang, “Formation of Ag2S cages from polyhedral Ag2O 130 nanocrystals and their electrochemical properties,” in Chemistry - An Asian Journal, 2013, vol 8, no 8, doi: 10.1002/asia.201300066 [120] I S Hwang et al., “Enhanced H2S sensing characteristics of SnO2 nanowires functionalized with CuO,” Sensors Actuators, B Chem., vol 142, no 1, pp 105–110, 2009, doi: 10.1016/j.snb.2009.07.052 [121] Y Zhu, C Cao, S Tao, W Chu, Z Wu, and Y Li, “Ultrathin nickel hydroxide and oxide nanosheets: Synthesis, characterizations and excellent supercapacitor performances,” Sci Rep., vol 4, pp 1–7, 2014, doi: 10.1038/srep05787 [122] J Ma et al., “α-Fe2O3 nanochains: Ammonium acetate-based ionothermal synthesis and ultrasensitive sensors for low-ppm-level H2S gas,” Nanoscale, vol 5, no 3, pp 895–898, 2013, doi: 10.1039/c2nr33201a [123] H J Zhang, F N Meng, L Z Liu, and Y J Chen, “Convenient route for synthesis of alpha-Fe2O3 and sensors for H2S gas,” J Alloys Compd., vol 774, pp 1181–1188, 2019, doi: 10.1016/j.jallcom.2018.09.384 [124] H J Zhang, F N Meng, L Z Liu, Y J Chen, and P J Wang, “Highly sensitive H2S sensor based on solvothermally prepared spinel ZnFe2O4 nanoparticles,” Journal of Alloys and Compounds, vol 764 2018, doi: 10.1016/j.jallcom.2018.06.052 [125] X Gao, Y Sun, C Zhu, C Li, Q Ouyang, and Y Chen, “Highly sensitive and selective H2S sensor based on porous ZnFe2O4 nanosheets,” Sensors Actuators, B Chem., vol 246, pp 662–672, 2017, doi: 10.1016/j.snb.2017.02.100 [126] K Fan, J Guo, L Cha, Q Chen, and J Ma, “Atomic layer deposition of ZnO onto Fe2O3 nanoplates for enhanced H2S sensing,” J Alloys Compd., vol 698, pp 336–340, 2017, doi: 10.1016/j.jallcom.2016.12.203 [127] Z Qu, Y Fu, B Yu, P Deng, L Xing, and X Xue, “High and fast H2S response of NiO/ZnO nanowire nanogenerator as a self-powered gas sensor,” Sensors Actuators, B Chem., vol 222, pp 78–86, 2016, doi: 10.1016/j.snb.2015.08.058 [128] V Balouria et al., “Enhanced H2S sensing characteristics of Au modified Fe2O3 thin films,” Sensors Actuators, B Chem., vol 219, pp 125–132, 2015, doi: 10.1016/j.snb.2015.04.113 131 [129] A Natkaeo, D Phokharatkul, J H Hodak, A Wisitsoraat, and S K Hodak, “Highly selective sub–10 ppm H2S gas sensors based on Ag-doped CaCu3Ti4O12 films,” Sensors Actuators, B Chem., vol 260, pp 571–580, 2018, doi: 10.1016/j.snb.2017.12.134 [130] A Boontum, D Phokharatkul, J H Hodak, A Wisitsoraat, and S K Hodak, “H2S sensing characteristics of Ni-doped CaCu3Ti4O12 films synthesized by a sol-gel method,” Sensors Actuators, B Chem., vol 260, pp 877–887, 2018, doi: 10.1016/j.snb.2018.01.090 [131] J Hu et al., “An olive-shaped SnO2 nanocrystal-based low concentration H2S gas sensor with high sensitivity and selectivity,” Phys Chem Chem Phys., vol 17, no 32, 2015, doi: 10.1039/C5CP02854J [132] R Boughalmi, R Rahmani, A Boukhachem, B Amrani, K Driss-Khodja, and M Amlouk, “Metallic behavior of NiS thin film under the structural, optical, electrical and ab initio investigation frameworks,” Mater Chem Phys., vol 163, pp 99–106, 2015, doi: 10.1016/j.matchemphys.2015.07.019 [133] X Wang et al., “Highly crystalline, small sized, monodisperse α-NiS nanocrystal ink as an efficient counter electrode for dye-sensitized solar cells,” J Mater Chem A, vol 3, no 31, pp 15905–15912, 2015, doi: 10.1039/c5ta02946e [134] E S Hassan, A A Saeed, and A K Elttayef, “Doping and thickness variation influence on the structural and sensing properties of NiO film prepared by RFmagnetron sputtering,” J Mater Sci Mater Electron., vol 27, no 2, pp 1270– 1277, 2016, doi: 10.1007/s10854-015-3885-3 [135] D Tsokkou, A Othonos, and M Zervos, “Carrier dynamics and conductivity of SnO2 nanowires investigated by time-resolved terahertz spectroscopy,” Appl Phys Lett., vol 100, no 13, 2012, doi: 10.1063/1.3698097 [136] S S Kim, H G Na, H W Kim, V Kulish, and P Wu, “Promotion of acceptor formation in SnO2 nanowires by e-beam bombardment and impacts to sensor application,” Sci Rep., vol 5, no June, 2015, doi: 10.1038/srep10723 [137] M T Greiner, M G Helander, Z Bin Wang, W M Tang, and Z H Lu, “Effects of processing conditions on the work function and energy-level 132 alignment of NiO thin films,” J Phys Chem C, vol 114, no 46, pp 19777– 19781, 2010, doi: 10.1021/jp108281m [138] G Zhang, X Han, W Bian, J Zhan, and X Ma, “Facile synthesis and high formaldehyde-sensing performance of NiO-SnO2 hybrid nanospheres,” RSC Adv., vol 6, no 5, pp 3919–3926, 2016, doi: 10.1039/c5ra21063a [139] D Xue et al., “Enhanced methane sensing properties of WO3 nanosheets with dominant exposed (200) facet via loading of SnO2 nanoparticles,” Nanomaterials, vol 9, no 3, 2019, doi: 10.3390/nano9030351 [140] N Barsan, M Schweizer-Berberich, and W Göpel, “Fundamental and practical aspects in the design of nanoscaled SnO2 gas sensors: A status report,” Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry, vol 365, no pp 287–304, 1999, doi: 10.1007/s002160051490 [141] S Ahlers, G Müller, and T Doll, “A rate equation approach to the gas sensitivity of thin film metal oxide materials,” Sensors and Actuators, B: Chemical, vol 107, no pp 587–599, 2005, doi: 10.1016/j.snb.2004.11.020 133 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Trần Thị Ngọc Hoa, Nguyễn Văn Duy, Đặng Thị Thanh Lê, Chử Mạnh Hưng, Nguyễn Văn Hiếu (2017), Tăng cường tính chất nhạy khí NO2 nhiệt độ phịng dây nano cấu trúc SnO2-lõi/ZnO-vỏ, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ X - ĐH Bách khoa Hà Nội (quyển 1) Tran Thi Ngoc Hoa, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Van Duy, Chu Manh Hung, Dang Thi Thanh Le, Nguyen Van Toan, Nguyen Huy Phuong and Nguyen Van Hieu, (2019), Effective H2S sensor based on SnO2 nanowires decorated with NiO nanoparticles by electron beam evaporation", RSC Advances (2019) 13887-13895; ***IF2019: 3.119*** Tran Thi Ngoc Hoa, Nguyen Van Duy, Chu Manh Hung, Nguyen Van Hieu, Ho Huu Hau, Nguyen Duc Hoa, (2020), Dip-coating decoration of Ag2O nanoparticles on SnO2 nanowires for high-performance H2S gas sensors", RSC Advances 10 (2020) 17713-17723; ***IF2019: 3.119*** Tran Thi Ngoc Hoa, Dang Thanh Le, Nguyen Van Toan, Nguyen Van Duy, Chu Manh Hung, Nguyen Van Hieu, Nguyen Duc Hoa, (2021), Highly selective H2S gas sensor based on WO3-coated SnO2 nanowires, Materials Today Communications 26 (2021) 102094; ***IF: 2.678*** 134