ВИКОРИСТАННЯ ПОРУВАТИХ ШАРІВ АРСЕНІДУ ГАЛІЮ В ЯКОСТІ СЕНСОРІВ АТОМАРНОГО ВОДНЮ

DOI: 10.31673/2412-4338.2024.029198

Анотація

Сучасний розвиток нанотехнологій, гаджетів, робототехніки тісно пов'язаний з використанням нанорозмірних частинок металів, діелектриків та напівпровідників. Композитні гетеросистеми на основі напівпровідників знаходять застосування у створенні передових опто- та наноелектронних пристроїв. Робота таких пристроїв базується на явищах збудження електронної підсистеми провідника.
В роботі досліджено виникнення нерівноважної хемопровідності у зразках арсеніду галію (GaAs) при контакті поверхні зразка з атомарним воднем. Ефект виникає через нетеплову генерацію електронно-діркових (e–h) пар у напівпровідниковій пластині, завдяки енергії яка вивільняється під час хімічної взаємодії атомів водню з поверхнею GaAs (адсорбція та рекомбінація атомів з утворенням молекул H2). Досліджено кінетику хемопровідності, а також залежність хемопровідності від густини потоку атомів на зразок та температури. Встановлено, що у процесі генерації (e–h) пар задіяні як акти адсорбції атомів, так і акти рекомбінації атомів в молекулу.
Виявлений ефект появи нерівноважної провідності у зразках монокристалічного арсеніду галію при рекомбінації на поверхні атомарного водню, однозначно свідчить, про наявність ефективних каналів акомодації хімічної енергії провідником при протіканні на його поверхні хімічної реакції.
Для збільшення чутливості такого сенсора шляхом збільшення площі "активної" поверхні запропоновано використовувати поруватий шар GaAs (por-GaAs).
Відкрите та вперше досліджене в цій роботі явища виникнення нерівноважної хемопровідності в поруватому арсеніду галію відкриває широкі перспективи використання даного напівпровідника для прямого перетворення хімічної енергії в електричну. Напівпровідники з вузькою забороненою зоною такого типу мають перспективи у розробці пристроїв для прямого перетворення хімічної енергії в електричну, а також у створенні хімічних сенсорів.
Обґрунтована можливість використання даного матеріалу в якості детектору атомів водню в газовій фазі.

Ключові слова: Арсенід галію, напівпровідникові сенсори, поруваті напівпровідники, нанотехнології, Акомодація хімічної енергії.

Список використаної літератури
1. Дяденчук А. Ф., Кідалов В. В. / Отримання поруватих напівпровідників методом електрохімічного травлення : монографія. Бердянськ : БДПУ, 2017. 111 с.
2. Missaoui A., Beji L., Gaidi M. [et al.] / Structural characterisation of CdS layers deposited on porous p-type GaAs. // Microelectronics Journal. 2007. Vol. 38. Рp. 96 – 101.
3. Styrov V.V., Simchenko S.V. / A means for insight into the nonequilibrium electronic processes during heterogeneous chemical reactions //Revue Roumaine de Chimie (Romanian Journal of Chemistry).–2011.–Vol. 56 (6). –Р. 619–624.
4. Гранкин Д.В., Стиров В.В., Симченко С.В., Гранкин В.П., Гуральник О.А. / Окисление водорода на палладии: метод хемотоков в диоде Шоттки // Журнал физической химии. -2017. Т.91, №2. с. 297-303.
5. Симченко С.В., Кирилаш А.И, Кидалов В.В / Сенсоры атомарного водорода на основе пористого GaAs // 5а Міжнародна науково-технічна конференція “Сенсорні технології та системи”. Одеса 2012р. Секція Наносенсори (фізика, матеріали, технологія) – С 85.
6. Styrov V.V., Simchenko S.V. / SiC-Based Nanosized Structures with p-n Junctions for Transforming Chemical Energy into Electricity and Sensors. // Technical Physics Letters, 2013, Vol. 39, No. 7, pp. 621-625.
7. Сімченко С.В. Нерівноважні електричні та магнітоелектричні ефекти в реакційних атомних зіткненнях на поверхні твердих тіл / дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук // Одеса. 2017р. 194 с.