Вышедшие номера
Home » Физика и техника полупроводников » Год 2026, выпуск 3 » Статья стр. 178
<<<>>>
Нанокомпозиты пористого кремния и оксида цинка для газовой сенсорики
Налимова С.С.1, Гагарина А.Ю.2, Спивак Ю.М.1, Шомахов З.В.3, Большаков А.Д.4,5, Кондратьев В.М.4,5, Мошников В.А.1
1Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет " ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
3Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, Нальчик, Россия
4Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
5Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Московская обл., Россия
Email: sskarpova@list.ru
Поступила в редакцию: 26 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 26 февраля 2026 г.
Принята к печати: 1 июня 2026 г.
Выставление онлайн: 29 июля 2026 г.
PDF версия
Композитные материалы представляют большой интерес для газовой сенсорики благодаря широким возможностям управления характеристиками сенсоров. В данной статье исследуются возможности повышения отклика газочувствительных слоев оксида цинка при использовании их в качестве компонента гибридной наноструктуры, которая также включает наностержни пористого кремния, полученные модифицированным металл-стимулированным химическим травлением. Гибридная наноструктура была проанализирована с помощью растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Было показано, что гибридный газочувствительный слой проявлял отклик, который в 2 раза превышал отклик слоя оксида цинка при температуре 250 oC. Наблюдаемое увеличение отклика объясняется большой площадью поверхности, уникальной иерархической пористой структурой и увеличением содержания кислородных вакансий. Ключевые слова: газовый сенсор, гибридная наноструктура, пористый кремний, оксид цинка, металл-стимулированное химическое травление, гидротермальный синтез.
  1. A. Mirzaei, H.R. Ansari, M. Shahbaz, J.-Y. Kim, H.W. Kim, S.S. Kim. Chemosensors, 10, 289 (2022). DOI: 10.3390/chemosensors10070289
  2. С.С. Карпова, В.А. Мошников, С.В. Мякин, Е.С. Коловангина. ФТП, 47, 369 (2013). DOI: 10.1134/S1063782613030123
  3. С.С. Карпова, В.А. Мошников, А.И. Максимов, С.В. Мякин, Н.Е. Казанцева. ФТП, 47, 1022 (2013). DOI: 10.1134/S1063782613080095
  4. В.А. Мошников, С.С. Налимова, Б.И. Селезнев. ФТП, 48, 1535 (2014). DOI: 10.1134/S1063782614110177
  5. G. Korotcenkov. Mater. Sci. Eng. B, 139, 1 (2007). DOI: 10.1016/j.mseb.2007.01.044
  6. Y. Zhang, Z. Dong, H. Jia. Bull. Mater. Sci., 46, 180 (2023). DOI: 10.1007/s12034-023-03024-z
  7. S.S. Nalimova, Z.V. Shomakhov, D.A. Kozodaev, A.A. Rybina, S.S. Buzovkin, C.D. Bui, I.A. Novikov, V.A. Moshnikov. Nanomaterials, 14, 1993 (2024). DOI: 10.3390/nano14241993
  8. V.M. Kondratev, E.A. Vyacheslavova, T. Shugabaev, D.A. Kirilenko, A. Kuznetsov, S.A. Kadinskaya, Z.V. Shomakhov, A.I. Baranov, S.S. Nalimova, V.A. Moshnikov, A.S. Gudovskikh, A.D. Bolshakov. ACS Appl. Nano Materials, 6, 11513 (2023). DOI: 10.1021/acsanm.3c01545
  9. R. Sakthivel, A. Geetha, J. Dineshkumar. J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 34, 1495 (2023). DOI: 10.1007/s10854-023-10807-x
  10. N.S. Struchkov, A.V. Romashkin, M.K. Rabchinskii, S.D. Saveliev, P.D. Cherviakova, R.G. Chumakov, V.K. Nevolin, A.S. Varezhnikov, A.V. Emelianov. Sensors Actuators B, 41, 136088 (2024). DOI: 10.1016/j.snb.2024.136088
  11. J. Ding, J. Qiao, Z. Zheng, Z. Song, S. Ding, J. Luo, F. Wang, F. Li, H. Li. Talanta, 285, 127444 (2025). DOI: 10.1016/j.talanta.2024.127444
  12. A. Kumar, A. Mirzaei, M.H. Lee, Z. Ghahremani, T.-U. Kim, J.-Y. Kim, M. Kwoka, M. Kumar, S.S. Kim, H.W. Kim. J. Mater. Chem. A, 12, 3771 (2024). DOI: 10.1021/acssensors.3c00133
  13. V.M. Kondratev, I.A. Morozov, E.A. Vyacheslavova, D.A. Kirilenko, A. Kuznetsov, S.A. Kadinskaya, S.S. Nalimova, V.A. Moshnikov, A.S. Gudovskikh, A.D. Bolshakov. ACS Appl. Nano Mater., 5, 9940 (2022). DOI: 10.1021/acsanm.2c02178
  14. A. Miranda, F. de Santiago, L.A. Perez, M. Cruz-Irisson. Sensors Actuators B, 242, 1246 (2017). DOI: 10.1016/j.snb.2016.09.085
  15. S. Sreejith, J. Ajayan, N.V. Uma Reddy, M. Manikandan. Silicon, 16, 485 (2024). DOI: 10.1007/s12633-024-03170-x
  16. M.S. Choi, A. Mirzaei, J.H. Bang, W. Oum, Y.J. Kwon, J.-H. Kim, S.-W. Choi, S.S. Kim, H.W. Kim. Sensors Actuators B, 289, 1 (2019). DOI: 10.1016/j.snb.2019.03.047
  17. A. Bobkov, V. Luchinin, V. Moshnikov, S. Nalimova, Y. Spivak. Sensors, 22, 1530 (2022). DOI: 10.3390/s22041530
  18. D. Murzalinov, A. Kemelbekova T. Seredavina, Y. Spivak, A. Serikkanov, A. Shongalova, S. Zhantuarov, V. Moshnikov, D. Mukhamedshina. Materials, 16, 838 (2023). DOI: 10.3390/ma16020838
  19. L.A. Osminkina, S.N. Agafilushkina, E.A. Kropotkina, N.Y. Saushkin, I.V. Bozhev, S.S. Abramchuk, J.V. Samsonova, A.S. Gambaryan. Bioactive Mater., 7, 39 (2022). DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.06.001
  20. M.B. Gongalsky, U.A. Tsurikova, J.V. Samsonova, G.Z. Gvindzhiliiia, K.A. Gonchar, N.Yu. Saushkin, A.A. Kudryavtsev, E.A. Kropotkina, A.S. Gambaryan, L.A. Osminkina. Results Mater., 6, 100084 (2020). DOI: 10.1016/j.rinma.2020.100084
  21. J.E. Santana, K.J. Garcia, F. de Santiago, A. Miranda, S.E. Perez-Figueroa, J.E. Gonzalez, L.A. Perez, M. Cruz-Irisson. Surf. Interfaces, 36, 102529 (2023). DOI: 10.1021/acsomega.3c04945
  22. M.A. Almeshaal, B. Abdouli, K. Choubani, L. Khezami, M.B. Rabha. Silicon, 15, 6025 (2023). DOI: 10.1007/s12633-023-02482-8
  23. V.V. Starkov, V.A. Gusev, N.O. Kulakovskaya, E.A. Gosteva, Yu.N. Parkhomenko. Russ. Microelectron., 47, 608 (2018). DOI: 10.1134/S1063739718080115
  24. D.M. Sedlovets, A.P. Naumov, V.I. Korotitsky, V.V. Starkov. Nanomaterials, 12, 2191 (2022). DOI: 10.3390/nano12132191
  25. Е.В. Астрова, А.В. Парфеньева, А.М. Румянцев, В.П. Улин, М.В. Байдакова, В.Н. Неведомский, А.В. Нащекин. Письма ЖТФ, 46, 14 (2020). DOI: 10.21883/PJTF.2020.03.48985.18067
  26. Г.В. Ли, Е.В. Астрова, Н.Е. Преображенский, А.М. Румянцев, С.И. Павлов, Е.В. Берегулин. ЖТФ, 89, 711 (2019). DOI: 10.21883/JTF.2019.05.47473.193-18
  27. S.G. Zhuravskii, G.Yu. Yukina, E.G. Sukhorukova, E.A. Kryzhanovskaya, I.V. Polovnikov, A.O. Belorus, Yu.M. Spivak, M.M. Galagudza. Bull. Exper. Biol. Med., 176, 399 (2024). DOI: 10.1007/s10517-024-06032-z
  28. J. Kim, Um H, N.H. Kim, D. Kim. Bioact. Mater., 24, 497 (2023). DOI: 10.1016/j.bioactmat.2023.01.006
  29. W. Zhang, D. Zhu, Z. Tong, B. Peng, X. Cheng, L. Esser, N.H. Voelcker. Pharmaceutics, 15, 2271 (2023). DOI: 10.3390/pharmaceutics15092271
  30. Ю.М. Спивак, А.О. Белорус, А.А. Паневин, С.Г. Журавский, В.А. Мошников, К. Беспалова, П.А. Сомов, Ю.М. Жуков, А.С. Комолов, Л.В. Чистякова, Н.Ю. Григорьева. ЖТФ, 88, 1394 (2018). DOI: 10.21883/JTF.2018.09.46427.57-18
  31. R.S. Smerdov, A.S. Mustafaev, Yu.M. Spivak, V.A. Moshnikov. Proc. XV Int. Forum-Contest of Students and Young Researchers under the auspices of UNESCO (St. Petersburg, Russia, 2020) v. 1, p. 434
  32. Y.S. Ocak, M.L. Zeggar, M.F. Genisel, N.U. Uzun, M.S. Aida. Mater. Sci. Semicond. Process., 134, 106028 (2021). DOI: 10.1016/j.mssp.2021.106028
  33. J. Liao, Z. Li, G. Wang, C. Chen, S. Lv, M. Li. Phys. Chem. Chem. Phys., 18, 4835 (2016). DOI: 10.1039/C5CP07036H
  34. W. Zhang, M. Hu, X. Liu, Y. Wei, N. Li, Y. Qin. J. Alloys Compd., 679, 391 (2016). DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.03.287
  35. S. Zhao, Z. Li, Wang G, J. Liao, S. Lv, Z. Zhuc. RSC Adv., 8, 11077 (2018). DOI: 10.1039/C7RA13484C
  36. G. Korotcenkov, B.K. Cho. Sensors Actuators B, 244, 182 (2017). DOI: 10.1016/j.snb.2016.12.117
  37. А.Ю. Гагарина, Л.С. Богословская, Ю.М. Спивак, К.Н. Новикова, А. Кузнецов, В.А. Мошников. ЖТФ, 93, 271 (2023). DOI: 10.21883/JTF.2023.02.54503.109-22
  38. Y.M. Spivak, A.Y. Gagarina, M.O. Portnova, A.V. Zaikina, V.A. Moshnikov. J. Phys.: Conf. Ser., 1697, 012126 (2020). DOI: 10.1088/1742-6596/1697/1/012126
  39. А.А. Бобков, Н.А. Лашкова, А.И. Максимов, В.А. Мошников, С.С. Налимова. ФТП, 51, 63 (2017). DOI: 10.21883/FTP.2017.01.43997.8356
  40. A. Lion, N. Laidani, P. Bettotti, C. Piotto, G. Pepponi, M. Barozzi, M. Scarpa. Appl. Surf. Sci., 406, 144 (2017). DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.02.099
  41. T. Maruyama, S. Ohtani. Appl. Phys. Lett., 65, 1346 (1994). DOI: 10.1063/1.112047
  42. Z.V. Shomakhov, S.S. Nalimova, A.A. Bobkov, V.A. Moshnikov. Semiconductor, 56, 450 (2022). DOI: 10.1134/S1063782622130097
  43. A.S. Lenshin, V.M. Kashkarov, E.P. Domashevskaya, A.N. Bel'tyukov, F.Z. Gil'mutdinov. Appl. Surf. Sci., 359, 550 (2015). DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.10.140
  44. H. Li, X. Duan, G. Liu, X. Liu. J. Mater. Sci., 43, 1669 (2008). DOI: 10.1007/s10853-007-2387-y
  45. S.S. Nalimova, Z.V. Shomakhov, V.M. Kondratev, V.A. Moshnikov, A.M. Karmokov. J. Surf. Investig., 17 (Suppl. 1), S416 (2023). DOI: 10.1134/s1027451023070376
  46. D.Y. Nadargi, A. Umar, J.D. Nadargi, S.A. Lokare, S. Akbar, I.S. Mulla, S.S. Suryavanshi, N.L. Bhandari, M.G. Chaskar. J. Mater. Sci., 58, 559 (2023). DOI: 10.1007/s10853-022-08072-0
  47. Y. Luo, A. Ly, D. Lahem, C. Zhang, M. Debliquy. J. Mater. Sci., 56, 3230 (2021). DOI: 10.1007/s10853-020-05453-1
  48. A. Sharma, S.B. Eadi, H. Noothalapati, M. Otyepka, H.-D. Lee, K. Jayaramulu. Chem. Soc. Rev., 53, 2530 (2024). DOI: 10.1039/D2CS00761D
  49. Y. Liu, X. Li, X. Li, C. Shao, C. Han, J. Xin, D. Lu, L. Niu, Y. Tang, Y. Liu. Sensors Actuators B, 365, 131926 (2022). DOI: 10.1016/j.snb.2022.131926
  50. H. Yu, C. Guo, X. Zhang, Y.M. Xu, X.L. Cheng, S. Gao, L.H. Huo. Adv. Sustainable Syst., 6, 2100370 (2022). DOI: 10.1002/adsu.202100370
  51. V.A. Moshnikov, I.E. Gracheva, V.V. Kuznezov, A.I. Maximov, S.S. Karpova, A.A. Ponomareva. J. Non-Cryst. Sol., 356, 2020 (2010). DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2010.06.030
  52. E. Ciftyurek, Z. Li, K. Schierbaum. Sensors, 23, 29 (2023). DOI: 10.3390/s23010029
  53. F. Meng, G. Li, H. Ji, Z. Yuan. Sensors Actuators B, 423, 136747 (2025). DOI: 10.1016/j.snb.2024.136747
  54. H. Cai, H. Luo, F. Hu, J. Wang, J. Zhou, D. An. J. Alloys Compd., 1010, 177274 (2025). DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.177274
  55. J.-J. Ho, Y.K. Fang, K.H. Wu, W.T. Hsieh, C.H. Chen, G.S. Chen, M.S. Ju, J.-J. Lin, S.B. Hwang. Sensors Actuators B, 50, 227 (1998). DOI: 10.1016/S0925-4005(98)00240-8
  56. S. Uma, M.K. Shobana. Talanta, 295, 128355 (2025). DOI: 10.1016/j.talanta.2025.128355
  57. D. Srinivasan, A. Premkumar, S. Madanagurusamy, G.S. Natarajamani Ceram. Int., 50, 39666 (2024). DOI: 10.1016/j.ceramint.2024.07.346
  58. S.-C. Wang, X.-H. Wang, G.-Q. Qiao, X.-Y. Chen, X.-Z. Wang, N.-N. Wu, J. Tian, H.-Z. Cui. Rare Metals, 41, 960 (2022). DOI: 10.1007/s12598-021-01846-6
  59. A.K. Vishwakarma, A.K. Sharma, A.K. Mishra, L. Yadava. Mater. Lett.: X, 17, 100184 (2023). DOI: 10.1016/j.mlblux.2023.100184
  60. B. Mahata, S. Acharyya, K. Dixit, S. Giri, P. Banerji, P.K. Guha. IEEE Sens. J., 24, 33970 (2024). DOI: 10.1109/JSEN.2024.3438073

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme