CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.4. Cơ chế nhạy khí của vật liệ uô xít kim loại bán dẫn với khí VOCs
1.4.2. Đối với ơxít bán dẫn loạ ip
Ngồi chất bán dẫn loại n, các nhóm nghiên cứu cũng chế tạo nhiều loại ơ xít loại p khác nhau để ứng dụng cho cảm biến khí. Năm 2016, Wang và cộng sự [96] đã tổng hợp các nanocomposite carbon/coban ơ xít với các cấu trúc xốp với graphit. Do hiệu ứng giữa OMC graphit với lỗ xốp lớn và các hạt nano CoOx loại p hoạt
động đồng đều, nanocompozit thu được thể hiện hiệu suất vượt trội trong cảm biến hydro. Các hạt nano CoOx hoạt động như một hoạt chất và tuân theo cơ chế hấp phụ
37
oxy trong q trình nhạy khí (Hình 1.19). Đầu tiên, các phân tử oxy có xu hướng bắt các e từ vùng dẫn tổng hợp CoOx/C và gây ra sự hình thành vùng nghèo có chứa các loại ion oxy (O2-, O-, O2-) xung quanh bề mặt của hạt nano CoOx. Sau đó, khi các vật liệu cảm ứng tiếp xúc với hỗn hợp khơng khí H2, các phân tử H2 sẽ phản ứng với các ion oxy để tạo thành các phân tử H2O và các electron quay trở lại CoOx và kết hợp với một số lỗ trống nhất định, gây ra sự tăng điện trở cảm biến.
Hình 1.19 Hình minh họa sơ đồ của cơ chế cảm biến H2 của CoOx/C khi tiếp xúc với
khơng khí (trái) và hỗn hợp khơng khí H2 kèm (phải) [96].
Hình 1.20 Sơ đồ cơ chế phản ứng của cảm biến dựa trên NiFe2O4 với acetone: (a) trong
38
Trong cơng trình nghiên cứu của Yonghua Ma và cộng sự [83] đã nghiên cứu cơ chế hấp phụ của vật liệu NiFe2O4 với khí acetone đã được minh họa trên Hình 1.20. Khi các hạt NiFe2O4 tiếp xúc với khí acetone, acetone sẽ phản ứng với các ion oxy bị hấp phụ và giải phóng các electron trở lại vùng dẫn và liên kết lại với các lỗ trống của ơ xít kim loại bán dẫn NiFe2O4. Do đó làm giảm chiều cao rào thế và bề dày của lớp tích tụ lỗ trống, dẫn đến điện trở của cảm biến tăng lên.