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.

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.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.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.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.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.

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy, 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 Tơi xin trân trọng cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Hiếu, GS.TS Nguyễn Đức Hịa 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 ln đồng hành, hỗ trợ tạo điều kiện cho tơi q trình thực đề tài Tôi 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, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln động viên, khích lệ để tơi hoàn 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 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 Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Duy PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê tháng năm 2021 Tác giả 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 48 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 50 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-SMO55 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-SMO82 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 Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường HRTEM Field Emission Scanning Electron Microsope High Resolution Transmission Electron Microscope 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 Rg Resistance in gas Điện trở đo khí thử 15 Kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao 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 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 90 Bảng 4.2 So sánh độ đáp ứng khí H2S, NO2 dựa cảm biến khí SnO2 cảm biến SnO2/n -SMO 111 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Đặc trưng hồi – đáp khí cảm biến kiểu điện trở [1] 21 Hình 1.2 Cơ chế nhạy khí dây nano biến tính sở chuyển tiếp p-n: (a) Dây nano loại n biến tính với hạt nano loại p; (b) hình thành vùng nghèo dây nano biến tính với nồng độ hạt tải dây nano biến tính với nồng độ hạt tải vật liệu biến tính lớn nhiều so với dây nano; (c) trường hợp ngược lại;(d,e) mơ hình vùng lượng dây nano vật liệu biến tính trước sau biến tính [1] 25 Hình 1.3 Cơ chế nhạy khí dây nano biến tính sở tiếp xúc dị thể có loại hạt tải: (a) trường hợp dây nano có cơng điện tử nhỏ so với vật liệu biến tính (b) dây nano có cơng điện tử lớn vật liệu biến tính [1] 26 Hình 1.4 Quy trình chế tạo dây nano cấu trúc lõi-vỏ n-SnO2/p-Cu2O [38] 29 Hình 1.9 (a) Đáp ứng khí của dây nano SnO cấu trúc SnO2/ZnO với loại khí khử nồng độ 500 ppm, nhiệt độ 250 oC; (b) Đáp ứng khí cấu trúc SnO2/ZnO nhiệt độ khác [55] 35 Hình 1.10 Độ nhạy khí H2S nhiệt độ 50 oC của nano WO3 (a) hỗn hợp nano Au/SnO2 bề mặt nano WO3 (b) [75] 36 Hình 1.11 Tính chất chọn lọc khí RT (a) đáp ứng khí H2S theo nhiệt độ (b) SnO2, NiO SnO2/NiO [84] 38 Hình 1.12 Đáp ứng khí H2S (150÷750 ppm) nhiệt độ 100 oC màng mỏng SnO2 màng mỏng biến tính kim loại Ag 3% [88] 39 Hình 2.1 (a) Sơ đồ khối; (b) hình ảnh hệ bốc bay nhiệt CVD Viện ITIMS [1] 42 Hình 2.2 Mơ hình chế tạo dây nano SnO2: (1) oxi hóa lớp Si để tạo SiO2; (2) phủ lớp cản quang; (3) quang khắc để tạo hình điện cực; (4) phủ lớp Pt để chế tạo điện cực lược; (5) mọc dây nano SnO2 phương pháp bốc bay nhiệt (CVD) [1] 43 Hình 2.3 Chu trình nhiệt chế tạo dây nano SnO2 44 Hình 2.4 Mơ hình thiết kế chế tạo dây nano cấu trúc dị thể SnO2/SMO .46 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ bốc bay chùm điện tử 47 Hình 2.6 (A) Sơ đồ nguyên lý hệ phún xạ chiều (phún xạ DC); (B) Hình ảnh hệ phún xạ Viện ITIMS 50 Hình 2.7 Sơ đồ ngun lý hệ đo khí cho phương pháp đo động Viện ITIMS [1] 53 Hình 3.1 Hình ảnh SEM phân tích EDS cảm biến S0 (A, B), S2 (C, D) S5 (E, F) 57 Hình 3.2 Hình ảnh TEM: cảm biến S0 (A), S2 (B) S5 (C); Ảnh HRTEM hạt nano Ag2O bề mặt dây nano SnO2 58 Hình 3.3 Độ đáp ứng khí H2S (0,1 ÷ ppm) nhiệt độ khác cảm biến: S0 (A), S1 (B), S2 (C), S3 (D), S4 (E) S5 (F) 60 Hình 3.4 So sánh độ đáp ứng khí H2S (0,1 ppm ÷1 ppm) nhiệt độ khác cảm biến: S0 (A), S1 (B), S2 (C), S3 (D), S4 (E) S5 (F) 62 Hình 3.5 Độ đáp ứng khí cảm biến (A) 200 oC; Thời gian đáp ứng khí cảm biến nhiệt độ khác (B) 63 Hình 3.6 Độ đáp ứng khí cảm biến S5 nhiệt độ khác số loại khí khác 64 Hình 3.7 Độ ổn định cảm biến 10 chu kỳ 65 Hình 3.8 Sơ đồ mức lượng hình thành tiếp xúc n-SnO2 /p-Ag2O khơng khí n-Ag2S/ n-SnO2 mơi trường khí H2S 68 Hình 3.9 Ảnh SEM dây nano SnO2/NiO với chiều dày lớp biến tính NiO khác nm (A, B); nm (C, D) 10 nm (E, F) 70 Hình 3.10 Ảnh phân tích EDS dây nano SnO2/NiO .71 Hình 3.11 Ảnh TEM dây nano SnO2 (A, B) dây nano SnO2/NiO (C, D) 72 Hình 3.12 Đặc trưng cảm biến khí H2S (1 ÷ 10 ppm) dây nano SnO2/NiO - nm nhiệt độ khác (A) 200; (B) 250; (C) 300 oC; (D) đáp ứng theo nồng độ khí 73 Hình 3.13 Đặc trưng cảm biến khí H2S (1 ÷10 ppm) dây nano SnO2/NiO - nm nhiệt độ khác (A) 200; (B) 250; (C) 300 oC; (D) đáp ứng theo nồng độ khí 75 4484/20/46/465603 [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 Ga2O3-core/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 SnO???-core/ZnOshell 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 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 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 SnO 2-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 [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 736, no 2, pp 322–331, 2018, doi: 10.1016/j.jallcom.2017.11.185 [73] A Manuscript, “Nanoscale.” [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, “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 [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 nanowires for NO x gas sensors application,” Ceram Int., vol 38, no 8, 2012, 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 [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 CuOloaded 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 [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 Ag 2O 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 light- emitting 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 Ag 2S 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 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 H 2S 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 Fe2O3nanoplates 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 [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 RF- magnetron 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 SnO 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 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 WO nanosheets with dominant exposed (200) facet via loading of SnO 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 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG 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) 1388713895; ***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*** ... 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. .. khí dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc n -SnO2/ n -SMO Dây nano cấu trúc dị thể kiểu n - n sở vật liệu oxit kim loại bán dẫn cấu trúc hấp dẫn cảm biến khí [42,43] Cấu trúc dây nano dị thể. .. cảm biến dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể, dây nano SnO2 biến tính bề mặt lớp nano oxit kim loại bán dẫn khác SMO để tạo lên cấu trúc dị thể loại hạt tải (n -SnO2/ n-SMO) khác loại hạt