تحضير وتوصيف مستشعر جسيمات النيكل النانوية المُحضر بواسطة ليزر النديميوم –ياك بمعلمات ليزرمختلفة: نبضة طاقة الليزر والطول الموجي
DOI:
https://doi.org/10.21123/bsj.2024.9984الكلمات المفتاحية:
المتحسس الغازي، الترسيب بالليزر النبضي، اوكسيد النيكل؛ غاز اوكسيد النيتروجين، الجيل التوافقي الثالثالملخص
في هذا البحث، تم تحضير طبقة رقيقة من اوكسيد النيكل بتقنية ليزر Q-switched Nd: YAG الاساسي والتوليف التوافقي الثالث على ركائز من السيليكون المسامي بطاقات نبضيه مختلفة. من أجل بيان مدى تأثير طاقة الليزروالطول الموجي على خصائص الأغشية الرقيقة واستخدام مادة أكسيد النيكل في تطبيقات مستشعرات الغاز. استخدام شعاع ليزر Nd: YAG بطول موجي 1064 و355 نانومتر، 400 نبضة ومعدل تكرار 3 هرتز لترسيب NiO على ركائز السيليكون المسامية . التركيب البلوري للأغشية المودعة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD). استخدام الطيف المرئي والأشعة فوق البنفسجية لتحديد معامل الامتصاص وفجوة الطاقة الضوئية، كما تمت دراسة الخصائص التحسسية. تتمتع NiO NPs ببنية متعددة البلورات واتجاه مفضل قدره <200> لـ NiO و<100> لـ PS، وفقًا للاختبارات الهيكلية. ترتبط الزيادة في طاقة نبض الليزر بشكل إيجابي بحجم الحبوب. تكشف الاختبارات البصرية عن انخفاض في الطول الموجي مع ارتفاع في فجوة الطاقة الضوئية، وهذ يبين ان الحبس الكمي قد تشكل كتأثير لإنتاج NiO NPs. تمت دراسة تأثير التغيرات في درجات الحرارة على حساسية وزمن الاسترداد والاستجابة لمستشعر غاز ثاني أكسيد النيتروجين للعينات المحضرة. كانت الحساسية القصوى لغاز NO2 عند درجة حرارة 25 درجة مئوية هي 134% 190 جزء في المليون عند 1064 نانومتر و70% 32 جزء في المليون عند 355 نانومتر بالنسبة لـ NiO NPs
Received 18/10/2023
Revised 12/03/2024
Accepted 14/03/2024
Published Online First 20/08/2024
المراجع
Hunter G W, Akbar Sh , Bhansali Sh, Daniele M, Erb P D, Johnson K et al. Editors' Choice—Critical Review—A Critical Review of Solid State Gas Sensors. ECS Sens Plus. 2020; 167(3): 037570. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab729c
Peng Li, Lin Lü. Evaluating the Real-World NOx Emission from a China VI Heavy-Duty Diesel Vehicle. Appl Sci. 2021; 11(3): 1335. https://doi.org/10.3390/app11031335
Harb N H , Falah MuAtlak F A-H.Gas sensing characteristics of WO3NPs sensors fabricated by pulsed laser deposition on PS n type. J Opt 2023; 52 (1): 323-331. https://doi.10.1007/s12596-022-00877-1
Ch, Luo Y, Debliquy M. Room temperature conductive type metal oxide semiconductor gas sensors for NO2 detection. Sens Actuators A Phys. 2019; 289(15): 118-133. https://doi.org/10.1016/j.sna.2019.02.027
Huang Z, Wei Z, Tang M, Yu Sh, Jiao H. Chap 3 - Biological treatments of mercury and nitrogen oxides in flue gas: biochemical foundations, technological potentials, and recent advances. Advances in Applied Microbiology. 2021; 116: 133-168. https://doi.org/10.1016/bs.aambs.2021.04.001
Licznerski B .Thick-film gas microsensors based on tin dioxide. Bull. Pol Ac: Tech.2004; 52(1): 37-42.
Nada K. Abbas,Isam M. Ibrahim,Manal A. Saleh. Characteristics of MEH-PPV/Si and MEH-PPV/PS Heterojunctions as NO2 Gas Sensors. Silicon. 2018; 10(4): 1345–1350. https://doi.org/10.1007/s12633-017-9610-5
Chen Y L, Huang Y J, Yeh M H, Fan M S, Lin Ch T, Chang Ch Ch. Nanoflower-like P-doped Nickel Oxide as a Catalytic Counter Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells. Nanomaterials 2022; 12(22): 4036. https://doi.org/10.3390/nano12224036
Zijun Hu, Chen Da, Yang P, Yang L, Yang L, Qin L, et al.. Sol-gel-processed yttrium-doped NiO as hole transport layer in inverted perovskite solar cells for enhanced performance. Appl Surf Sci. 2018; 441(31): 258-264. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.01.236
Akinkuade Sh T, Meyer W E, Nel J M. Effects of thermal treatment on structural, optical and electrical properties of NiO thin films. Physica B. 2019; 575: 411694. https://doi.org/10.1016/j.physb.2019.411694
Prajesh R, Goyal V, Nahid M, Saini V, Nahid M. Saini V, et al. .Nickel oxide (NiO) thin film optimization by reactive sputtering for highly sensitive formaldehyde sensing. Sens Actuators B Chem. 2020; 318: 128166. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128166
Bonomo M. Synthesis and characterization of NiO nanostructures: a review. J Nanopart Res. 2018; 20(8): 1-26. https://doi.org/10.1007/s11051-018-4327-y
Tatyana Ivanova T, Harizanova A, Shipochka M, Vitanov P. Nickel Oxide Films Deposited by Sol-Gel Method: Effect of Annealing Temperature on Structural, Optical, and Electrical Properties. Materials. 2022; 15(5): 1742. https://doi.org/10.3390/ma15051742
López-Lugo V H, Hipólito MG, Gómez AR, Alonso-Huitrón JC. Fabrication of Li-Doped NiO Thin Films by Ultrasonic Spray Pyrolysis and Its Application in Light-Emitting Diodes. Nanomaterials (Basel). 2023; 13(1): 197. https://doi.org/10.3390/nano13010197
Kumar Yadav S K, Dhar S. Very thin (111) NiO epitaxial films grown on c-sapphire substrates by pulsed laser deposition technique. Semicond Sci Technol. 2021; 36(5):8. https://doi.org/10.1088/1361-6641/abed8e
Mazhir S N, Harb N H. Influence of concentration on the structural, optical and electrical properties of TiO2: CuO thin film Fabricate by PLD. J Appl Phys. 7(6): 14-21. https://doi.org/10.9790/4861-07621421
Dalya K. Naser , Ahmed K. Abbas, Kadhim A. Aadim, Zeta Potential of Ag, Cu, ZnO, CdO and Sn Nanoparticles Prepared by Pulse Laser Ablation in Liquid Environment. Iraqi J Sci. 2020; 61( 10): 2570-2581. https://doi.org/10.24996/ijs.2020.61.10.13
Mutlak F A-H, Jamal R K, Ahmed AF. Pulsed Laser Deposition of Tio2 Nanostructures for Verify the Linear and Non-Linear Optical Characteristics. Iraqi J Sci. 2021; 62(2): 517-525. https://doi.org/10.24996/ijs.2021.62.2.18
Mahdi1 Sh S, Aadim K A, Khalaf M A. New Spectral Range Generations from Laser-plasma Interaction. Baghdad Sci J. 2021; 18(4): 1328-1337. http://dx.doi.org/10.21123/bsj.2021.18.4.1328
Badica P, Togano K, Awaji S and Watanabe K.Growth of superconducting MgB 2 films by pulsed-laser deposition using a Nd–YAG laser. Supercond Sci Technol. 2006; 19(2): 242. https://doi.org/10.1088/0953-2048/19/2/016
Oguz Er A, Ren W Elsayed-Ali H E. Low temperature epitaxial growth of Ge quantum dot on Si (100)-(2×1) by femtosecond laser excitation. Appl Phys. 2011; 98(1): 013108. https://doi.org/10.1063/1.3537813
Amarnath.M, Gurunathan.K. Highly selective CO2 gas sensor using stabilized NiO-In2O3 nanospheres coated reduced graphene oxide sensing electrodes at room temperature. Sens Actuators B. 2018; 268 : 223–231. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157584
Peipei Li, Changyan Cao, Qikai Shen, Bin Bai, Hongqiang Jin, Jia Yu, et al. Cr-doped NiO nanoparticles as selective and stable gas sensor for ppb-level detection of benzyl mercaptan. Sens Actuators B. 2021; 339: 129886. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129886
Huey-Ing C, Hsiao C, Wei-Cheng Ch, Ching-Hong Ch, Chou T, Liu I, et al. Characteristics of a Pt/NiO thin film-based ammonia gas sensor. Sens Actuators B 2018 ; 256: 962-967. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.10.032
Abdul-Ameer H J , AL-.Hilli M F , Khalaf M K. Comparative NO2 Sensing Characteristics of SnO2:WO3 Thin Film Against Bulk and Investigation of Optical Properties of the Thin Film. Baghdad Sci J. 2018; 15(2): 227-233. http://dx.doi.org/10.21123/bsj.2018.15.2.0227
Abbas N K, Abdulameer A F, Ali R M, Alwash S M. The Effect of Heat Treatment on Optical Properties of Copper (II) Phthalocyanine Tetrasulfonic Acid Tetrasodium Salt (CuPcTs) Organic Thin Films. Silicon, 2019; 11(2): 843–855. https://doi.org/10.1007/s12633-018-9874-4
Harb N H, The structure and optical properties of Ag doped CdO thin film prepared by pulse laser deposition (PLD), Baghdad Sci J. 2018; 15 (3) : 300–303. https://doi.org/10.21123/bsj.2018.15.3.0300
Nayef U, Kamel R. Bi2O3 nanoparticles ablated on porous silicon for sensing NO2 gas. Optik. 2020; 208: 164146. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164146
Kannan S, Rieth L, Solzbacher F. NO x sensitivity of In 2O 3 thin film layers with and without promoter layers at high temperatures. Sens Actuators B: Chem. 2010; 149: 8-19. http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2010.06.042
التنزيلات
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2024 Noha. H. Harb
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
