Nghiên cứu chế tạo phát triển hệ đa cảm biến khí sử dụng màng mỏng và dây nano sno2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Xuân Thái NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, PHÁT TRIỂN HỆ ĐA CẢM BIẾN KHÍ SỬ DỤNG MÀNG MỎNG VÀ DÂY NANO SnO2 Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2021 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Duy TS Matteo Tonezzer Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Năng Định Phản biện 2: GS.TS Lưu Tuấn Tài Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi 14 h giờ, ngày 29 tháng 03 năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan nội dung luận án cơng trình nghiên cứu riêng tác giả hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Duy TS Matteo Tonezzer Các số liệu kết luận án hoàn toàn trung thực chưa khác công bố cơng trình Hà Nội, ngày…… tháng……năm 2021 TM tập thể hướng dẫn Tác giả PGS.TS Nguyễn Văn Duy Nguyễn Xuân Thái i LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ hoàn thành Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS), Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Duy TS Matteo Tonezzer Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy định hướng khoa học phương pháp nghiên cứu Dưới bảo tận tình quan tâm giúp đỡ điều kiện mà thầy dành cho học trị giúp học trị hồn thành luận án Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Đức Hòa, GS.TS Hugo Nguyễn, GS.TS Nguyễn Văn Hiếu dẫn khoa học, giúp đỡ góp ý để luận án hoàn thiện Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn cán thuộc Phịng thí nghiệm Nghiên cứu phát triển Ứng dụng Cảm biến nano, anh chị em nghiên cứu sinh, bạn học viên cao học, đại học nhóm nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ, chia sẻ ý tưởng khoa học trình nghiên cứu sinh thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu ITIMS; Viện Đo lường Việt Nam; Phòng Đào tạo - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, khích lệ tơi suốt thời gian học tập, nghiên cứu thực luận án Tác giả Nguyễn Xuân Thái ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH ẢNH x GIỚI THIỆU CHUNG 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Phương pháp nghiên cứu 5 Ý nghĩa đề tài nghiên cứu Những đóng góp đề tài Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cảm biến khí sử dụng vật liệu SMO 1.1.1 Định nghĩa, phân loại, ứng dụng biến khí 1.1.2 Cơ chế nhạy khí 1.2 Sự phụ thuộc độ đáp ứng khí cảm biến vào nhiệt độ hoạt động 13 1.3 Cảm biến khí sử dụng màng mỏng dây nano ơxít kim loại bán dẫn 16 1.3.1 Cảm biến khí sử dụng màng mỏng ơxít kim loại bán dẫn 16 1.3.2 Cảm biến khí sử dụng dây nano SnO2 19 1.4 Đa cảm biến khí sử dụng ơxit kim loại bán dẫn 22 iii 1.4.1 Khái niệm, nguyên lý làm việc hệ đa cảm biến 23 1.4.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu, ứng dụng hệ đa cảm biến khí 26 1.4.3 Thuật toán học máy ứng dụng cho hệ đa cảm biến 40 1.5 Kết luận chương 45 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 46 2.1 Thiết kế đa cảm biến 46 2.1.1 Thiết kế chip điện cực đa cảm biến tích hợp đơn cảm biến, có đảo tách nhiệt 46 2.1.2 Thiết kế chip điện cực đa cảm biến tích hợp đơn cảm biến dạng bậc thang 50 2.2 Quy trình chế tạo chip điện cực đa cảm biến 51 2.2.1 Phương pháp chế tạo dạng chip điện cực đa cảm biến 51 2.2.2 Quy trình chế tạo chip điện cực đa cảm biến sử dụng màng mỏng làm vật liệu nhạy khí 53 2.2.3 Quy trình chế tạo chip điện cực đa cảm biến sử dụng dây nano làm vật liệu nhạy khí 54 2.2.4 Quy trình chế tạo màng mỏng nano dây nano SnO2 56 2.3 Thiết kế, chế tạo hệ đo tín hiệu hệ đa cảm biến 58 2.3.1 Sơ đồ nguyên lý đo tín hiệu từ hệ đa cảm biến 58 2.3.2 Chế tạo hệ đo tín hiệu cho hệ đa cảm biến 60 2.4 Khảo sát tính chất nhạy khí cảm biến 63 2.4.1 Phương pháp đo tĩnh 63 2.4.2 Phương pháp đo động 64 2.5 Phân tích số liệu hệ đa cảm biến 65 2.5.1 Các bước thực phương pháp PCA 65 2.5.2 Các bước thực thuật toán máy véc-tơ hỗ trợ - SVM 68 iv 2.6 Kết luận chương 70 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO HỆ ĐA CẢM BIẾN KHÍ SỬ DỤNG CÁC CẤU TRÚC NANO SnO2 71 3.1 Giới thiệu 71 3.2 Cảm biến khí sử dụng màng mỏng, đa lớp 72 3.2.1 Cảm biến màng mỏng SnO2 72 3.2.2 Cảm biến màng mỏng, đa lớp SnO2 biến tính Pt, Ag 77 3.2.3 Cơ chế nhạy khí cảm biến màng mỏng, đa lớp 90 3.3 Chế tạo đa cảm biến khí sử dụng cấu trúc nano SnO2 93 3.3.1 Kết khảo sát hình thái, cấu trúc vật liệu đa cảm biến màng mỏng dây nano SnO2 94 3.3.2 Kiểm tra phân bố nhiệt độ thực tế đa cảm biến 97 3.3.3 Khảo sát tính chất nhạy khí hệ đa cảm biến 100 3.4 Kết luận chương 109 CHƯƠNG PHÁT TRIỂN, ỨNG DỤNG HỆ ĐA CẢM BIẾN TRONG VIỆC NHẬN DẠNG NHIỀU LOẠI KHÍ KHÁC NHAU SỬ DỤNG THUẬT TOÁN HỌC MÁY 111 4.1 Giới thiệu 111 4.2 Tiêu chí đánh giá chất lượng mơ hình phân loại, hồi quy 112 4.3 Phân loại khí khác sử dụng phương pháp PCA 113 4.3.1 Đặc trưng liệu hệ đa cảm biến màng mỏng SnO2 113 4.3.2 Đặc trưng liệu hệ đa cảm biến dây nano SnO2 115 4.3.3 Giảm số chiều liệu sử dụng phương pháp PCA 120 4.3.4 Kết phân loại khí sử dụng phương pháp PCA 123 4.4 Phân loại, tiên lượng nồng độ khí khác sử dụng thuật toán SVM 129 v 4.4.1 Kết phân loại, tiên lượng nồng độ khí đa cảm biến SnO2/Pt sử dụng thuật tốn SVM 129 4.4.2 Kết phân loại, tiên lượng nồng độ khí đa cảm biến SnO2/Ag sử dụng thuật toán SVM 131 4.4.3 Kết phân loại, tiên lượng nồng độ khí đa cảm biến SnO2/Pt SnO2/Ag sử dụng thuật toán SVM 132 4.5 Kết luận chương 134 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ CỦA LUẬN ÁN 136 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu, TT viết tắt ANN AI ADC CMOS CP Nghĩa tiếng Việt Tên tiếng Anh Aritifical Neural Network Mạng nơ-ron nhân tạo Artifical Intelligent Trí tuệ nhân tạo Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự-số Complementary Metal-OxideSemiconductor Ơxít kim loại ban dẫn bù Conducting Polimer Polimer dẫn CVD Chemical Vapour Deposition Lắng đọng hóa học pha DAC Digital to Analog Converter Bộ chuyển đổi số-tương tự DC Direct Current Dòng điện chiều EDS 10 EN Electronic Nose Mũi điện tử 11 FET Field-Effect Transistor Transistor hiệu ứng trường 12 GC Gas Chromatograph Sắc kế khí 13 IoT Internet of Thing Internet vạn vật kết nối 14 ITO Indium Tin Oxide Ơxít thiếc In-đi 15 I2 C Inter-Integrated Circuit Mạch tích hợp nội 16 k-NN k-Nearest Neighbours k hàng xóm gần 17 LDA Linear Discriminat Analysis Phân tích khác biệt 18 LPG Liquefied Petroleum Gas Khí dầu mỏ hóa lỏng 19 MAPE Mean Absolute Percentage Error Sai số tương đối trung bình 20 MFC Mass Flow Controller Bộ điều khiển lưu lượng khí 21 ML Machine Learning Học máy 22 MEMS Micro-Electro-Mechanical Systems Hệ vi điện tử 23 NWs Nanowires Các dây nano 24 PCA Principle Component Analysis Phân tích thành phần Energy-dispersive X-ray Phổ tán sắc lượng tia X spectroscopy vii 25 PCB Printed Circuit Board Bo mạch in 26 PET PolyEthylene Terephthalate Nhựa dẻo 27 QCM Quarzt-Crystal Microbalance Vi cân tinh thể thạch anh 28 RBF Radial Basis Function 29 Ra - 30 Rg - 31 rGO Reduced Graphene Oxide Ôxit Graphene 32 SAW Surface Accoustic Wave Sóng âm bề mặt 33 SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét 34 SMO Semiconductor Metal Oxide Oxít kim loại bán dẫn 35 SPI Serial Peripheral Interface Giao thức ngoại vi nối tiếp 36 SVM Support Vector Machine Máy véc tơ hỗ trợ 37 Hàm sở xuyên tâm – hàm Gauss Điện trở cảm biến đo khơng khí Điện trở cảm biến đo khí phân tích SWCNT Single-Wall Carbon Nano Tube Transition Electron Microscope Ống các-bon đơn tường Kính hiển vi điện tử truyền 38 TEM 39 HRTEM 40 Va - 41 Vg - 42 VLS Vapour Liquid Solid Hơi-lỏng-rắn 43 VOC Volatile Organic Compound Hợp chất hữu dễ bay 44 XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X 45 0D Zero-Dimension Không chiều chiều 46 1D One-Dimension Một chiều 47 2D Two-Dimension Hai chiều qua High Resolution Transition Kính hiển vi điện tử truyền Electron Microscope qua, độ phân giải cao Điện áp cảm biến mơi trường khơng khí Điện áp cảm biến mơi trường khí phân tích viii TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Dey, “Semiconductor metal oxide gas sensors: A review” Mater Sci Eng B Solid-State Mater Adv Technol., vol 229, no December 2017, pp 206– 217, 2018 [2] L Xu, Z.Dai, G.Duan, L.Guo, “Micro/nano gas sensors: A new strategy towards in-situ wafer-level fabrication of high-performance gas sensing chips” Sci Rep., vol 5, no April, pp 1–12, 2015 [3] J Zhang, Z Qin, D Zeng, and C Xie, “Metal-oxide-semiconductor based gas sensors: screening, preparation, and integration” Phys Chem Chem Phys., vol 19, no 9, pp 6313–6329, 2017 [4] P Bhattacharyya et al., “Semiconductor metal oxide gas sensors: A review” Sensors, vol 12, no 3, pp 206–217, 2017 [5] C Liewhiran, N Tamaekong, A Wisitsoraat, A Tuantranont, and S Phanichphant, “Ultra-sensitive H2 sensors based on flame-spray-made Pdloaded SnO2 sensing films” Sensors Actuators, B Chem., vol 176, no 2, pp 893–905, 2013 [6] A A Yadav, A C Lokhande, J H Kim, and C D Lokhande “Enhanced sensitivity and selectivity of CO2 gas sensor based on modified La2O3 nanorods” J Alloys Compd., vol 723, pp 880–886, 2017 [7] A Chaiyboun, R Traute, O Kiesewetter, S Ahlers, G Müller, and T Doll “Modular analytical multicomponent analysis in gas sensor arrays” Sensors, vol 6, no 4, pp 270–283, 2006 [8] J M Smulko, M.Trawka, G.Granqvist “New approaches for improving selectivity and sensitivity of resistive gas sensors: a review” Sens Rev., vol 35, no 4, pp 340–347, 2015 [9] S Zampolli, I.Elmi, M.Passini, L.Dori “An electronic nose based on solid state sensor arrays for low-cost indoor air quality monitoring applications” Sensors Actuators, B Chem., vol 101, no 1–2, pp 39–46, 2004 [10] N Akiyama “A sensor array based on trigonal-selenium nanowires for the detection of gas mixtures” Sensors Actuators, B Chem., vol 223, pp 131– 137, 2016 139 [11] G Korotcenkov, I Boris, V Brinzari, S H Han, and B K Cho “The role of doping effect on the response of SnO2 based thin film gas sensors: Analysis based on the results obtained for Co-doped SnO2 films deposited by spray pyrolysis” Sensors Actuators B Chem., vol 182, no July 2015, pp 112–124, 2013 [12] I Matko, M Gaidi, B Chenevier, A Charai, W Saikaly, and M Labeau “Pt Doping of SnO Thin Films” J Electrochem Soc., vol 149, no 8, p H153, 2002 [13] G Korotcenkov, V Brinzari, Y Boris, M Ivanov, J Schwank, and J Morante “Influence of surface Pd doping on gas sensing characteristics of SnO2 thin films deposited by spray pirolysis” Thin Solid Films, vol 436, no 1, pp 119–126, 2003 [14] M Yuasa, T Masaki, T Kida, K Shimanoe, and N Yamazoe “Sensors and Actuators B : Chemical Nano-sized PdO loaded SnO2 nanoparticles by reverse micelle method for highly sensitive CO gas sensor” vol 136, pp 99– 104, 2009 [15] M Zamani “Surface study and sensing activity of nanotubular indium trioxide to NH3, H2S, NO2 and CO environmental pollutants” Appl Surf Sci., vol 363, no 2, pp 421–431, 2016 [16] A S Ryzhikov, A N Shatokhin, F N Putilin, M N Rumyantseva, A M Gaskov, and M Labeau “Hydrogen sensitivity of SnO2 thin films doped with Pt by laser ablation” Sensors Actuators, B Chem., vol 107, no SPEC ISS., pp 387–391, 2005 [17] M Shahabuddin, A Sharma, J Kumar, M Tomar, A Umar, and V Gupta “Metal clusters activated SnO2 thin film for low level detection of NH3 gas” Sensors Actuators, B Chem., vol 194, pp 410–418, 2014 [18] Z Zhang, C Yin, L Yang, J Jiang, and Y Guo “Optimizing the gas sensing characteristics of Co-doped SnO2 thin film based hydrogen sensor” J Alloys Compd., vol 785, pp 819–825, 2019 [19] S Zhang, C Yin, L Yang, Z Zhang, and Z Han “Investigation of the H2 sensing properties of multilayer mesoporous pure and Pd-doped SnO2 thin 140 film” Sensors Actuators, B Chem., vol 283, no December 2018, pp 399– 406, 2019 [20] Z Zhang, C Yin, L Yang, J Jiang, and Y Guo “Optimizing the gas sensing characteristics of Co-doped SnO2 thin film based hydrogen sensor” J Alloys Compd., pp 819–825, 2019 [21] J Huang and Q Wan “Gas sensors based on semiconducting metal oxide one-dimensional nanostructures” Sensors, vol 9, no 12, pp 9903–9924, 2009 [22] G Zhang, X Xiao, B Li, P Gu, H Xue, and H Pang “Transition metal oxides with one-dimensional/one-dimensional-analogue nanostructures for advanced supercapacitors” J Mater Chem A, vol 5, no 18, pp 8155–8186, 2017 [23] Y Xia, P.yang, Y.Sun, B.Mayers, B.Gates, Y.Yin, F.Kim, H.yan “OneDimensional Nanostructures : Synthesis, Characterization, and Applications” no 5, pp 353–389, 2003 [24] K Arshak, E Moore, G M Lyons, J Harris, and S Clifford “A review of gas sensors employed in electronic nose applications” Sens Rev., vol 24, no 2, pp 181–198, 2004 [25] Y Zhang, J Zhao, T Du, Z Zhu, J Zhang, and Q Liu “A gas sensor array for the simultaneous detection of multiple VOCs” Sci Rep., vol 7, no 1, pp 1–8, 2017 [26] H Shi, M Zhang, and B Adhikari "Advances of electronic nose and its application in fresh foods: A review", vol 58, no 16 2018 [27] J W Gardner and P N Bartlett “A brief history of electronic noses” Sensors Actuators B, vol 19, pp 18–19, 1994 [28] R Abdelghani, H Shokry Hassan, I Morsi, and A B Kashyout “Nanoarchitecture of highly sensitive SnO2 based gas sensors for acetone and ammonia using molecular imprinting technique” Sensors Actuators, B Chem., vol 297, no May, p 126668, 2019 [29] T He, W.Liu M.Ma, X.Li, Z.Liu and A.Vasiliev “MXene/SnO2 heterojunction based chemical gas sensors” Sensors Actuators, B Chem., vol 141 329, p 129275, 2021 [30] N Li, Y Fan, Y Shi, Q Xiang, X Wang, and J Xu “A low temperature formaldehyde gas sensor based on hierarchical SnO/SnO2 nano-flowers assembled from ultrathin nanosheets: Synthesis, sensing performance and mechanism” Sensors Actuators, B Chem., vol 294, no April, pp 106–115, 2019 [31] Z Khatoon, H Fouad, O Y Alothman, M Hashem, Z A Ansari, and S A Ansari “Doped SnO2 nanomaterials for e-nose based electrochemical sensing of biomarkers of lung cancer” ACS Omega, vol 5, no 42, pp 27645–27654, 2020 [32] Z Wu, H.Zhang, W.Sun, M.Yan, Y.Wu, Z.Hua and S.Fan “Development of a low-cost portable electronic nose for Cigarette brands identification” Sensors (Switzerland), vol 20, no 15, pp 1–12, 2020 [33] H Liu, L Zhang, K Li, and O Tan “Microhotplates for Metal Oxide Semiconductor Gas Sensor Applications—Towards the CMOS-MEMS Monolithic Approach” Micromachines, vol 9, no 11, p 557, Oct 2018 [34] N Barsan and U Weimar “Conduction Model of Metal Oxide Gas Sensors” J Electroceramics, vol 7, no 3, pp 143–167, 2001 [35] J Ding, T J McAvoy, R E Cavicchi, and S Semancik “Surface state trapping models for SnO2-based microhotplate sensors” Sensors Actuators, B Chem., vol 77, no 3, pp 597–613, 2001 [36] M E Franke, T J Koplin, and U Simon “Metal and metal oxide nanoparticles in chemiresistors: Does the nanoscale matter?” Small, vol 2, no 1, pp 36–50, 2006 [37] N Bârsan “Conduction models in gas-sensing SnO2 layers: grain-size effects and ambient atmosphere influence” Sensors Actuators B Chem., vol 17, no 3, pp 241–246, Feb 1994 [38] J G Webster, G Neri, and N Donato “Resistive Gas Sensors” Wiley Encycl Electr Electron Eng., no 3, pp 1–12, 2016 [39] X.-J Huang and Y.-K Choi “Chemical sensors based on nanostructured materials” Sensors Actuators B Chem., vol.122, no.2, pp.659–671, 2007 142 [40] X Chen, C K Y Wong, C A Yuan, and G Zhang “Nanowire-based gas sensors” Sensors Actuators B Chem., vol 177, pp 178–195, Feb 2013 [41] N Yamazoe and K Shimanoe "Fundamentals of semiconductor gas sensors" Woodhead Publishing Limited, 2013 [42] Y Wang, J.Liu, X.Cui, Y.Gao “NH3 gas sensing performance enhanced by Pt-loaded on mesoporous WO3” Sensors Actuators, B Chem., vol 238, pp 473–481, 2017 [43] V S Bhati, M Hojamberdiev, and M Kumar “Enhanced sensing performance of ZnO nanostructures-based gas sensors: A review” Energy Reports, 2019 [44] N.V.Hoang, C.M.Hung, N.D.Hoa, N.V.Duy, N.V.Hieu “Enhanced H2S gassensing performance of α-Fe2O3 nanofibers by optimizing process conditions and loading with reduced graphene oxide” J Alloys Compd., vol 826, 2020 [45] G Korotcenkov, Handbook of Gas Sensor Materials, vol 2014 [46] G Sakai, N Matsunaga, K Shimanoe, and N Yamazoe “Theory of gasdiffusion controlled sensitivity for thin film semiconductor gas sensor” Sensors Actuators, B Chem., vol 80, no 2, pp 125–131, 2001 [47] A Kolmakov, D O Klenov, Y Lilach, S Stemmer, and M Moskovitst “Enhanced gas sensing by individual SnO2 nanowires and nanobelts functionalized with Pd catalyst particles” Nano Letter, vol 5, no 4, pp 667– 673, 2005 [48] U Pulkkinen, T T Rantala, T S Rantala, and V Lantto “Kinetic Monte Carlo simulation of oxygen exchange of SnO2 surface” J Mol Catal A Chem., vol 166, no 1, pp 15–21, 2001 [49] 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 [50] V Brynzari, G Korotchenkov, and S Dmitriev “Theoretical study of semiconductor thin films gas sensors Attempt to consistent approach” Electron Technol., vol 33, no 1, pp 225–235, 2000 [51] C Pijolat(1986), “Étude des propriétés physico-chimiques et des propriétés 143 électriques du dioxyde d ’ étain en fonction de l ’ atmosphère gazeuse environnante Application la détection sélective des gaz” PhD Thesis, l’Institut Natl Polytech Grenoble [52] Z Jing and J Zhan “Fabrication and gas-sensing properties of porous ZnO nanoplates” Adv Mater., vol 20, no 23, pp 4547–4551, 2008 [53] G Li, Z Cheng, Q Xiang, L Yan, X Wang, and J Xu “Bimetal PdAu decorated SnO2 nanosheets based gas sensor with temperature-dependent dual selectivity for detecting formaldehyde and acetone” Sensors Actuators, B Chem., vol 283, no September 2018, pp 590–601, 2019 [54] C T Quy, N.X.Thai, N.D.Hoa, D.T.T.Le, C.M.Hung, N.V.Duy, N.V.Hieu “C2H5OH and NO2 sensing properties of ZnO nanostructures: correlation between crystal size, defect level and sensing performance” RSC Adv., vol 8, no 10, pp 5629–5639, 2018 [55] 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, pp 1502–1503, Oct 1962 [56] P J Shaver “Activated Tungsten Oxide gas detectors” Appl Phys Lett., vol 11, no 8, pp 255–257, Oct 1967 [57] V Cretu, V Postica, O Lupan “Synthesis, characterization and DFT studies of zinc-doped copper oxide nanocrystals for gas sensing applications” J Mater Chem A, vol 4, no 17, pp 6527–6539, 2016 [58] G Singh, N Kohli, and R C Singh “Preparation and characterization of Eudoped SnO2 nanostructures for hydrogen gas sensing” J Mater Sci Mater Electron., vol 28, no 2, pp 2257–2266, Jan 2017 [59] M Enachi, O.Lupan, T Braniste, A Sarua “Integration of individual TiO2 nanotube on the chip: Nanodevice for hydrogen sensing” Phys status solidi Rapid Res Lett., vol 9, no 3, pp 171–174, Mar 2015 [60] Y Wang, C.Liu, L.Wang, Y.Gao, P.Sun “Horseshoe-shaped SnO2 with annulus-like mesoporous for ethanol gas sensing application” Sensors Actuators B Chem., vol 240, pp 1321–1329, Mar 2017 [61] B Thomas, K PrasannaKumari, and S Deepa “Microwave-enhanced 144 pyrolysis grown nanostructured SnO2 thin films for near room temperature LPG detection and the impedance analysis” Sensors Actuators, A Phys., vol 301, p 111755, 2020 [62] N.V.Toan, C.M.Hung, N.V.Duy, N.D.Hoa, D.T.T.Le, N.V.Hieu “Bilayer SnO2 –WO3 nanofilms for enhanced NH3 gas sensing performance” Mater Sci Eng B, vol 224, no August, pp 163–170, 2017 [63] Q Wan, Q.Li, Y.Chen, T.Wang “Fabrication and ethanol sensing characteristics of ZnO nanowire gas sensors” Appl Phys Lett., vol 84, no 18, pp 3654–3656, May 2004 [64] X Xu, J Zhuang, and X Wang “SnO2 Quantum Dots and Quantum Wires: Controllable Synthesis, Self-Assembled 2D Architectures, and Gas-Sensing Properties” J Am Chem Soc., vol.130, no.37, pp.12527–12535, Sep 2008 [65] V V Sysoev,T Schneider, A Kolmakov “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, Jun 2009 [66] C.M.Hung, D.T.T.Le, and N.V.Hieu “On-chip growth of semiconductor metal oxide nanowires for gas sensors: A review” J Sci Adv Mater Devices, vol 2, no 3, pp 263–285, 2017 [67] J Kim, H Woo, and S Sub “Ultra-sensitive benzene detection by a novel approach : Core-shell nanowires combined with the Pd-functionalization” Sensors Actuators B Chem., vol 239, pp 578–585, 2017 [68] S H Salman, A A Shihab, and A H K Elttayef “Design and construction of nanostructure TiO2 thin film gas sensor prepared by R.F magnetron sputtering technique” Energy Procedia, vol 157, no 2018, pp 283–289, 2019 [69] Y Chang, N.Tang, H.Qu, J.Liu, D.Zhang “Detection of Volatile Organic Compounds by Self-assembled Monolayer Coated Sensor Array with Concentration-independent Fingerprints” Sci Rep., vol 6, no April, pp 1– 12, 2016 [70] D J Strike, M G H Meijerink, and M Koudelka-Hep “Electronic noses - A 145 mini-review” Fresenius J Anal Chem., vol 364, no 6, pp 499–505, 1999 [71] A D Wilson and M Baietto “Applications and Advances in Electronic-Nose Technologies” pp 5099–5148, 2009 [72] “Alpha-mos/FOX2000, 4000, 6000 electronic nose.” https://www.alphamos.com/ [73] “CYRANO.” https://www.sbir.gov/sbc/cyrano-sciences-inc [74] “AIRSENSE Analytics/Pen3 electronic nose.” https://airsense.com/en [75] “KAMINA electronic nose.” www.kit.edu [76] “Nordic Sensors / Smart nose-300 electronic nose.” electronic nose.” https://www.nordicsensors.com/ [77] “Dräger / MSI 150 Pro 2i https://www.draeger.com/en_uk/Products/MSI-Variox-2 [78] “VentiPro electronic nose.”https://www.indsci.com/products/gas- detectors/ventis-pro/ventis-pro-series-monitor/ [79] Z Al Barakeh, P Breuil, N Redon, C Pijolat, N Locoge, and J P Viricelle “Development of a normalized multi-sensors system for low cost on-line atmospheric pollution detection” Sensors Actuators, B Chem., vol 241, pp 1235–1243, 2017 [80] H Liu, Q Li, B Yan, L Zhang, and Y Gu “Bionic electronic nose based on mos sensors array and machine learning algorithms used for wine properties detection” Sensors (Switzerland), vol 19, no 1, 2019 [81] C Gonzalez Viejo, S Fuentes, A Godbole, B Widdicombe, and R R Unnithan “Development of a low-cost e-nose to assess aroma profiles: An artificial intelligence application to assess beer quality” Sensors Actuators, B Chem., vol 308, no January, p 127688, 2020 [82] J S Lewis, Z Barani, A S Magana, and F Kargar “MEMS sensor array based electronic nose for breath analysis ─ a simulation study” J Breath Res., pp 0–31, 2019 [83] M H S Abadi, M N Hamidon, A H Shaari, N Abdullah, and R Wagiran “SnO2/Pt thin film laser ablated gas sensor array” Sensors, vol 11, no 8, pp 7724–7735, 2011 146 [84] G Sberveglieri, I Concina, E Comini, M Falasconi, M Ferroni, and V Sberveglieri “Synthesis and integration of tin oxide nanowires into an electronic nose” Vacuum, vol 86, no 5, pp 532–535, 2012 [85] H G Moon, Y.Jung, S.Han, Y.Shim“Chemiresistive Electronic Nose toward Detection of Biomarkers in Exhaled Breath” ACS Appl Mater Interfaces, vol 8, no 32, pp 20969–20976, 2016 [86] S Bai Y.Tian, M.Cui, J.Sun, Y.Tian, R.Luo “Polyaniline@SnO2 heterojunction loading on flexible PET thin film for detection of NH3 at room temperature” Sensors Actuators, B Chem., vol 226, pp 540–547, 2016 [87] D Zhang, Z Wu, and X Zong “Flexible and highly sensitive H2S gas sensor based on in-situ polymerized SnO2/rGO/PANI ternary nanocomposite with application in halitosis diagnosis” Sensors Actuators, B Chem., vol 289, no February, pp 32–41, 2019 [88] A.Loutfi, S.Coradeschi, G.Mani, P.Shankar, and J.Rayappan “Electronic noses for food quality: A review” J Food Eng., vol 144, pp 103–111, 2015 [89] Y Jiang, N Tang, C Zhou, Z Han, H Qu, and X Duan “A chemiresistive sensor array from conductive polymer nanowires fabricated by nanoscale soft lithography” Nanoscale, vol 10, no 44, pp 20578–20586, 2018 [90] V Schroeder, , Ethan D Evans, You-Chi Mason Wu, Constantin-Christian A Voll “Chemiresistive Sensor Array and Machine Learning Classification of Food” ACS Sensors, vol 4, no pp 2101–2108, 2019 [91] J.Chen, Z.Chen, D.Liu, Z.He “Constructing an E-Nose Using Metal-IonInduced Assembly of Graphene Oxide for Diagnosis of Lung Cancer via Exhaled Breath” ACS Appl Mater Interfaces, vol 12, no 15 pp 17713– 1724, 2020 [92] M.Tonezzer, D.T.T.Le, S.Iannotta, and N.V.Hieu “Selective discrimination of hazardous gases using one single metal oxide resistive sensor” Sensors Actuators, B Chem., vol 277, pp 121–128, 2018 [93] Y Wang, M M Tong, D Zhang, and Z Gao “Improving the performance of catalytic combustion type methane gas sensors using nanostructure elements doped with rare earth cocatalysts” Sensors, vol 11, no 1, pp 19–31, 2011 147 [94] A P Lee and B J Reedy “Temperature modulation in semiconductor gas sensing” Sensors Actuators, B Chem., vol 60, no 1, pp 35–42, 1999 [95] X Huang, J Liu, Z Pi, and Z Yu “Detecting Pesticide Residue by Using Modulating Temperature Over a Single SnO2 - Based Gas Sensor,” Sensors, vol 3, no 1,pp 361–370, 2003 [96] V V Sysoev, J Goschnick, T Schneider, E Strelcov, and A Kolmakov “A gradient microarray electronic nose based on percolating SnO2 nanowire sensing elements,” Nano Lett., vol 7, no 10, pp 3182–3188, Oct 2007 [97] V.V.Sysoev, A.Kolmakov, E.Strelcov, M.Sommer, I Kiselev “Singlenanobelt electronic nose: Engineering and tests of the simplest analytical element” ACS Nano, vol 4, no 8, pp 4487–4494, 2010 [98] N Illyaskutty, J Knoblauch, M Schwotzer, H Kohler “Thermally modulated multi sensor arrays of SnO2/additive/electrode combinations for enhanced gas identification” Sensors Actuators, B Chem., vol 217, pp 2–12, 2015 [99] G Zeng, C.Wu, Y.Chang, C.Zhou, B.Chen, M.Zhang “Detection and Discrimination of Volatile Organic Compounds using a Single Film Bulk Acoustic Wave Resonator with Temperature Modulation as a Multiparameter Virtual Sensor Array” ACS Sensors, vol 4, no 6, pp 1524–1533, 2019 [100] L Capelli, S Sironi, and R Del Rosso “Electronic Noses for Environmental Monitoring Applications” Sensors, vol 14, no 11, pp 19979–20007, 2014 [101] B Liu, X Wu, K W L Kam, W F Cheung, and B Zheng “Cuprous Oxide Based Chemiresistive Electronic Nose for Discrimination of Volatile Organic Compounds” ACS Sensors, vol 4, no 11 pp 3051–3055, 2019 [102] A D Wilson “Review of Electronic-nose Technologies and Algorithms to Detect Hazardous Chemicals in the Environment” Procedia Technol., vol 1, pp 453–463, 2012 [103] M Ghasemi-Varnamkhasti, M Tohidi, P Mishra, and Z Izadi “Temperature modulation of electronic nose combined with multi-class support vector machine classification for identifying export caraway cultivars” Postharvest Biol Technol., vol 138, no November 2017, pp 134–139, 2018 [104] A T Güntner, V Koren, K Chikkadi, M Righettoni, and S E Pratsinis “E148 Nose Sensing of Low-ppb Formaldehyde in Gas Mixtures at High Relative Humidity for Breath Screening of Lung Cancer?” ACS Sensors, vol 1, no 5, pp 528–535, 2016 [105] T Wasilewski, D Migoń, J Gębicki, and W Kamysz “Critical review of electronic nose and tongue instruments prospects in pharmaceutical analysis” Anal Chim Acta, vol 1077, pp 14–29, 2019 [106] A Kononov, A Gubal, A.Barchuk “Online breath analysis using metal oxide semiconductor sensors (electronic nose) for diagnosis of lung cancer” J Breath Res., vol 14, no 1, 2020 [107] H G Moon, Y.Jung, C.Kim, C.Kang “All villi-like metal oxide nanostructures-based chemiresistive electronic nose for an exhaled breath analyzer” Sensors Actuators, B Chem., vol 257, pp 295–302, 2018 [108] C Severini, I Ricci, M Marone, A Derossi, and T De Pilli “Changes in the aromatic profile of espresso coffee as a function of the grinding grade and extraction time: A study by the electronic nose system” J Agric Food Chem., vol 63, no 8, pp 2321–2327, 2015 [109] R Beghi, S Buratti, V Giovenzana, S Benedetti, and R Guidetti “Electronic nose and visible-near infrared spectroscopy in fruit and vegetable monitoring” Rev Anal Chem., vol 36, no 4, pp 1–24, 2017 [110] D Li, T Lei, S Zhang, X Shao, and C Xie “A novel headspace integrated E-nose and its application in discrimination of Chinese medical herbs” Sensors Actuators, B Chem., vol 221, pp 556–563, 2015 [111] S J Kim, S J Choi, J S Jang, H J Cho, and I D Kim “Innovative Nanosensor for Disease Diagnosis” Acc Chem Res., vol 50, no 7, pp 1587–1596, 2017 [112] H Amal, M.Lija, K.Funka, R.Skapars “Detection of precancerous gastric lesions and gastric cancer through exhaled breath” National Library of Medicine, vol 65, no 3, pp 400–407, Mar 2016 [113] M K Nakhleh, D.Johnson, H Haick, H Amal“Diagnosis and Classification of 17 Diseases from 1404 Subjects via Pattern Analysis of Exhaled Molecules” ACS Nano, vol 11, no 1, pp 112–125, Jan 2017 149 [114] J Chen, Z.Chen, F Boussaid, D.Zhang, X.Pan, H.Zhao “Ultra-Low-Power Smart Electronic Nose System Based on Three-Dimensional Tin Oxide Nanotube Arrays” ACS Nano, vol 12, no 6, pp 6079–6088, 2018 [115] L Dentoni, L Capelli, S Sironi, R Del Rosso, S Zanetti, M Della Torre “Development of an electronic nose for environmental odour monitoring” Sensors (Switzerland), vol 12, no 11, pp 14363–14381, 2012 [116] A H Gómez, J Wang, G Hu, and A G Pereira “Electronic nose technique potential monitoring mandarin maturity” Sensors Actuators B Chem., vol 113, no 1, pp 347–353, Jan 2006 [117] X.-Y Tian, Q Cai, and Y.-M Zhang “Rapid Classification of Hairtail Fish and Pork Freshness Using an Electronic Nose Based on the PCA Method” Sensors, vol 12, no 1, pp 260–277, Dec 2011 [118] N.X.Thai N.V.Duy, N.D.Hoa, N.V.Hieu, M.Tonezzer, Hugo Nguyen “Prototype edge-grown nanowire sensor array for the real-time monitoring and classification of multiple gases” J Sci Adv Mater Devices, 2020 [119] A T Güntner, V Koren, K Chikkadi, M Righettoni, and S E Pratsinis “ENose Sensing of Low-ppb Formaldehyde in Gas Mixtures at High Relative Humidity for Breath Screening of Lung Cancer?” ACS Sensors, vol 1, no pp 528–535, 2016 [120] Y Hu, H Lee, S Kim, and M Yun “A highly selective chemical sensor array based on nanowire/nanostructure for gas identification” Sensors Actuators, B Chem., vol 181, no 2, pp 424–431, 2013 [121] H M Fahad, H Shiraki, M.Amani, C.Zhang, V.S.Hebbar “Room temperature multiplexed gas sensing using chemical-sensitive 3.5-nm-thin silicon transistors” Sci Adv., vol 3, no 3, p e1602557, 2017 [122] L I Smith, “A tutorial on Principal Components Analysis Introduction” Dep Comput Sci Univ Otago, vol 51, p 52, 2002 [123] H Singh, V.B.Raj, J.Kumar, A.T.Nimal, V.Gupta “Metal oxide SAW E-nose employing PCA and ANN for the identification of binary mixture of DMMP and methanol” Sensors Actuators, B Chem., vol 200, pp 147–156, 2014 [124] M Ezhilan, N Nesakumar, K J Babu, C S Srinandan, and J B B 150 Rayappan “Freshness Assessment of Broccoli using Electronic Nose” Meas J Int Meas Confed., vol 145, pp 735–743, 2019 [125] M Tonezzer “Selective gas sensor based on one single SnO2 nanowire” Sensors Actuators, B Chem., vol 288, no February, pp 53–59, 2019 [126] J Miao, T Zhang, Y Wang, and G Li “Optimal Sensor Selection for Classifying a Set of Ginsengs Using Metal-Oxide Sensors” Sensors, vol 15, no 7, pp 16027–16039, Jul 2015 [127] D D Trung, N V Toan, P V Tong, N V Duy, N D Hoa, N V Hieu “Synthesis of single-crystal SnO2 nanowires for NOx gas sensors application” Ceramics International, vol 38, no pp 6557–6563, 2012 [128] D T T Le, N V Duy, N D Hoa, N V Hieu “Density-controllable growth of SnO2 nanowire junction-bridging across electrode for low-temperature NO2 gas detection” J Mater Sci., vol 48, no 20, pp 7253–7259, 2013 [129] J.Palacín, D.Martínez, E.Clotet, T.Pallejà “Application of an array of metaloxide semiconductor gas sensors in an assistant personal robot for early gas leak detection” Sensors (Switzerland), vol 19, no 9, pp 1–16, 2019 [130] J Thorson, A Collier-Oxandale, and M Hannigan “Using A Low-Cost Sensor Array and Machine Mixtures and Identify Likely Sources” Sensors, vol 19, p 3723, 2019 [131] Z Zihan and Z Zhanfeng “Campus bullying detection based on motion recognition and speech emotion recognition” J Phys Conf Ser., vol 1314, no 1, 2019 [132] S Baumann “A Tutorial on Support Vector Machines for Pattern Recognition” Scand J Med Sci Sport., vol 28, no 3, pp 1056–1063, 2018 [133] S M Scott, D James, and Z Ali “Data analysis for electronic nose systems” Microchim Acta, vol 156, no 3–4, pp 183–207, 2006 [134] D Zhao, H Liu, Y Zheng, Y He, D Lu, and C Lyu “A reliable method for colorectal cancer prediction based on feature selection and support vector machine” Med Biol Eng Comput., vol 57, no 4, pp 901–912, 2019 [135] Y Shen “Highly sensitive hydrogen sensors based on SnO2 nanomaterials with different morphologies” Int J Hydrogen Energy, vol 40, no 45, pp 151 15773–15779, 2015 [136] M Abadi, M Hamidon, A Shaari, N Abdullah “SnO2/Pt thin film laser ablated gas sensor array” Sensors, vol 11, no 8, pp 7724–7735, 2011 [137] J Melorose, R Perroy, and S Careas “An Overview of Metal Oxide Semiconducting Sensors in Electronic Nose Applications” Statew Agric L Use Baseline 2015, vol 1, no May 2012, pp 506–515, 2015 [138] N V Toan N V Duy, N D Hoa, C M Hung, N V.Hieu “Scalable fabrication of SnO2 thin films sensitized with CuO islands for enhanced H2S gas sensing performance” Appl Surf Sci., vol 324, pp 280–285, 2015 [139] N V.Toan N V.Duy, N D.Hoa, C M Hung, N V Hieu “Fabrication of highly sensitive and selective H2 gas sensor based on SnO2 thin film sensitized with microsized Pd islands,” J Hazard Mater., vol 301, pp 433–442, 2016 [140] T M Ngoc, N Van Duy, N Duc Hoa, C Manh Hung, H Nguyen, and N Van Hieu “Effective design and fabrication of low-power-consumption selfheated SnO2 nanowire sensors for reducing gases” Sensors Actuators, B Chem., vol 295, no September 2018, pp 144–152, 2019 [141] T M Ngoc, N V.Duy, N D.Hoa, C M.Hung, N V.Hieu “Self-heated Agdecorated 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 [142] D Karakaya, O Ulucan, and M Turkan “Electronic Nose and Its Applications: A Survey,” Int J Autom Comput., vol 17, no 2, pp 179–209, Apr 2020 [143] L N Khả Nhi “Đánh giá mơ hình phân loại sử dụng thuật toán học máy”: https://rstudio-pubstatic.s3.amazonaws.com/347941_f533909a39c4429dbedc463b92158af7.html [144] “Mean Absolute Percent Error (MAPE) - An introduction.” https://www.rocscience.com/help/rocdata/rocdata/Curve_Fitting_for_Generali zed_Hoek-Brown.htm%0A [145] “Scikit-learn library for machine learning,” https://scikit-learn.org/stable/ [146] S.Matsushima, Y.Teraoka, N.Miura, and N.Yamazoe, “Electronic interaction 152 between metal additives and tin dioxide in tin dioxide-based gas sensors” Japanese Journal of Applied Physics, vol 27, pp.1798–1802, 1988 [147] N.Yamazoe, Y.Kurokawa, and T.Seiyama, “Effects of additives on semiconductor gas sensors” Sensors and Actuators, vol 4, pp.283–289, 1983 [148] 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 light-emitting diodes” Appl Phys Lett., vol 86, no 1, 2005 [149] T.T.Xu, Y.M.Xu, X.F.Zhang, Z.P.Deng, L.H.Huo, and S.Gao, “Enhanced H2S Gas-sensing performance of Zn2SnO4 Lamellar microspheres” Frontiers in Chemistry, vol 6, pp 2–6, 2018 [150] J Zhang, C.Liu, X.Zhang, F.Ke, Y.Han, G.Peng Y.Ma, C.Gao, “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 153