Интеграл 2/2023

Posted by adminwp
Посмотреть текст статьиСкачать

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР ВОДОРОДА

PHOTOELECTRIC HYDROGEN SENSOR

 

Стоянов Николай Деев, канд. физ.-мат. наук, ген. директор ООО «ЛЕД Микросенсор НТ», Россия, г. Санкт-Петербург

Стоянова Татьяна Вячеславовна, канд. тех. наук, доцент Санкт-Петербургского государственного горного института, Россия, г. Санкт-Петербург

Малинин Юрий Гордеевич, канд. физ.-мат. наук, с.н.с. Академии наук Республики Татарстан, Россия, г. Казань

Тагиров Ленар Рафгатович, докт. физ.-мат. наук, г.н.с. Академии наук Республики Татарстан, Россия, г. Казань, ltagirov@mail.ru

Салахов Мякзюм Халимулович, докт. физ.-мат. наук, г.н.с. Академии наук Республики Татарстан, Россия, г. Казань

Салихов Хафиз Миргазямович, докт. физ.-мат. наук, г.н.с. Академии наук Республики Татарстан, Россия, г. Казань

 

Stoyanov Nikolai Deev, cand. Phys.-Math. Sciences, Gen. Director of LED Microsensor NT LLC, Russia, St. Petersburg

Stoyanova Tatyana Vyacheslavovna, cand. those. Sciences, Associate Professor, St. Petersburg State Mining Institute, Russia, St. Petersburg,

Malinin Yury Gordeevich, cand. Phys.-Math. Sciences, senior researcher Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Russia, Kazan

Tagirov Lenar Rafgatovich, doc. Phys.-Math. Sciences, Senior Researcher Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Russia, Kazan, ltagirov@mail.ru

Salakhov Myakzyum Halimulovich, doc. Phys.-Math. Sciences, Senior Researcher Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Russia, Kazan

Salikhov Khafiz Mirgazyamovich, doc. Phys.-Math. Sciences, Senior Researcher Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Russia, Kazan

 

Аннотация. Рассмотрен подход к разработке сенсора водорода, основанный на регистрации фотоэлектрических характеристик диодов Шоттки. Зависимость высоты барьера Шоттки на основе полупроводников А3В5 и кремния с палладиевым контактом от концентрации абсорбированного водорода обеспечивает высокую фоточувствительность к присутствию водорода в анализируемой смеси газов при комнатной температуре. Фотоотклик на присутствие водорода в анализируемой смеси газов оказывается на порядки выше изменения электрических характеристик того же самого диода Шоттки.

Annotation. An approach to the development of a hydrogen sensor based on recording the photoelectric characteristics of Schottky diodes is considered. The dependence of the height of the Schottky barrier based on A3B5 semiconductors and silicon with a palladium contact on the concentration of absorbed hydrogen ensures high photosensitivity to the presence of hydrogen in the analyzed gas mixture at room temperature. The photoresponse to the presence of hydrogen in the analyzed gas mixture turns out to be orders of magnitude higher than the change in the electrical characteristics of the same Schottky diode.

Ключевые слова: Водородная энергетика, сенсор водорода, диод Шоттки, фотоэлектрический отклик

Keywords: Hydrogen energy, hydrogen sensor, Schottky diode, photoelectric response

Литература:

  1. Яруллин, Р.С. Водород – топливо будущего: аналитический обзор [Текст] / Р.С. Яруллин, О.В. Угрюмов, С.И. Васюков, В.Э. Ткачева. – Изд-во Казан. Университета, 2018. – 544 с. – ISBN 978-5-00130-030-4.
  2. Митрова, Т. Водородная экономика – путь к низкоуглеродному развитию [Текст] / Т. Митрова, Ю. Мельников, Д. Чугунов. – Центр энергетики Московской школы управления СКОЛКОВО, 2019. – 62 с. – DOI: 13140/RG.2.2.15540.91524.
  3. Hübert, T. Hydrogen sensors – A review [Текст] / T. Hübert, L. Boon-Brett, G. Black, U. Banach // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2011. – V.157. – P. 329-352.
  4. Luo, Y. Hydrogen sensors based on noble metal doped metal-oxide semiconductor: A Review / Y.  Luo, Ch. Zhang, B. Zheng, X. Geng, M. Debliquy // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – V.42. – P. 20386-20397.
  5. Ilnicka, A. and Lukaszewicz, J.P. Graphene-Based Hydrogen Gas Sensors: A Review [Text] // Processes. – 2020. – V.8. – P. 633.
  6. Dai, J. Optical Fiber Grating Hydrogen Sensors: A Review [Text] / J. Dai, L. Zhu, G. Wang, F. Xiang, Y. Qin, M. Wang and M. Yang // Sensors. – 2017. – V.17. – P. 577.
  7. Wang, G. Fiber-Optic Hydrogen Sensors: A Review [Text] / G. Wang, J. Dai, and M. Yang // IEEE Sensors Journal. – 2021. – V.21. – P.12706-12718.
  8. Салихов, Х.М. Оптоэлектронные сенсоры водорода на основе диодов Шоттки на кремнии и гетероструктурах полупроводников А3В5 [Text] / СПб: Издательство Политехнического университета, – 101 с.
  9. Родерик, Э.X. Контакты металл – полупроводник [Text] / Пер. с англ. под ред. Г.В. Степанова. – М.: Радио и связь, 1982. – 208 с. – ББК 31.233.
  10. Зи, C. Физика полупроводниковых приборов / В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. – 2-е перераб. и доп. изд. – М.: Мир, 1984. – 456 с. – ББК 82.852.
  11. Lundstrom, I. A hydrogen−sensitive MOS field−effect transistor [Text] / I. Lundstrom, S. Shivaraman, C. Svensson, and L. Lundkvist // Appl. Phys. Lett. – 1975. – V. – P. 55-57.
  12. Lundstrom, I. Chemical reactions on palladium surfaces studied with Pd-MOS structures / I. Lundstrom,  M.S. Shivaraman, C.Svensson [Text] // Surface Science. – 1977. – V.64. – P. 497-519.
  13. Monch, W. Electronic properties of semiconductor interfaces [Text] / Springer. – 2004. – 264 p.
  14. Zdansky, K. / Layers of Metal Nanoparticles on Semiconductors Deposited by Electrophoresis from Solutions with Reverse Micelles [Text] / K. Zdansky, P. Kacerovsky, J. Zavadil, J. Lorincik, A. Fojtik // Nanoscale Res. Lett. – 2007. – V.2. – P. 450-454.
  15. Hydrogen optoelectronic sensor based on heterostructures and Schottky diodes of III-V semiconductors [Text] / Kh. Salikhov, N.D. Stoyanov // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2009. – N10. – P. 15-21.

References:

  1. Yarullin, R.S. Hydrogen is the fuel of the future: an analytical review [Text] / R.S. Yarullin, O.V. Ugryumov, S.I. Vasyukov, V.E. Tkachev. — Kazan Publishing House. University, 2018. — 544 p. – ISBN 978-5-00130-030-4.
  2. Mitrova, T. Hydrogen economy — the path to low-carbon development [Text] / T. Mitrova, Y. Melnikov, D. Chugunov. — Energy Center of the Moscow School of Management SKOLKOVO, 2019. — 62 p. – DOI: 10.13140/RG.2.2.15540.91524.
  3. Hübert, T. Hydrogen sensors – A review [Text] / T. Hübert, L. Boon-Brett, G. Black, U. Banach // Sensors and Actuators B: Chemical. — 2011. — V.157. — P. 329-352.
  4. Luo, Y. Hydrogen sensors based on noble metal doped metal-oxide semiconductor: A Review / Y. Luo, Ch. Zhang, B. Zheng, X. Geng, M. Debliquy // International Journal of Hydrogen Energy. — 2017. — V.42. – P. 20386-20397.
  5. Ilnicka, A. and Lukaszewicz, J.P. Graphene-Based Hydrogen Gas Sensors: A Review [Text] // Processes. – 2020. – V.8. – P. 633.
  6. Dai, J. Optical Fiber Grating Hydrogen Sensors: A Review [Text] / J. Dai, L. Zhu, G. Wang, F. Xiang, Y. Qin, M. Wang and M. Yang // Sensors. — 2017. — V.17. – P. 577.
  7. Wang, G. Fiber-Optic Hydrogen Sensors: A Review [Text] / G. Wang, J. Dai, and M. Yang // IEEE Sensors Journal. – 2021. – V.21. – P.12706-12718.
  8. Salikhov, Kh.M. Optoelectronic hydrogen sensors based on Schottky diodes on silicon and A3V5 semiconductor heterostructures [Text] / St. Petersburg: Polytechnic University Publishing House, 2010. — 101 p.
  9. Roderick, E.X. Metal-semiconductor contacts [Text] / Per. from English. ed. G.V. Stepanova. — M.: Radio and communication, 1982. — 208 p. — BBK 31.233.
  10. Zee, S. Physics of semiconductor devices / In 2 books. Book. 1. Per. from English. – 2nd revision. and additional ed. – M.: Mir, 1984. – 456 p. — LBC 82.852.
  11. Lundstrom, I. A hydrogen-sensitive MOS field-effect transistor [Text] / I. Lundstrom, S. Shivaraman, C. Svensson, and L. Lundkvist // Appl. Phys. Lett. — 1975. — V.26. – P. 55-57.
  12. Lundstrom, I. Chemical reactions on palladium surfaces studied with Pd-MOS structures / I. Lundstrom, M.S. Shivaraman, C. Svensson [Text] // Surface Science. — 1977. — V.64. — P. 497-519.
  13. Monch, W. Electronic properties of semiconductor interfaces [Text] / Springer. — 2004. — 264 p.
  14. Zdansky, K. / Layers of Metal Nanoparticles on Semiconductors Deposited by Electrophoresis from Solutions with Reverse Micelles [Text] / K. Zdansky, P. Kacerovsky, J. Zavadil, J. Lorincik, A. Fojtik // Nanoscale Res. Lett. — 2007. — V.2. — P. 450-454.
  15. Hydrogen optoelectronic sensor based on heterostructures and Schottky diodes of III-V semiconductors [Text] / Kh. Salikhov, N.D. Stoyanov // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). — 2009. — N10. – P. 15-21.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *