ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ НАНОСТЕРЖНЕЙ ОКСИДА ЦИНКА НА ИХ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ELECTRONICS MATERIALS

Научная статья

УДК 621.586'33:621.315.592.3

doi:10.24151/1561-5405-2022-27-5-571-580

Влияние дефектов структуры поверхности наностержней оксида цинка на их газочувствительные свойства

З. В. Шомахов1, С. С. Налимова2, К. Аубекеров2,

1 2 А. М. Гукетлов , В. А. Мошников

1 Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова, г. Нальчик, Россия

2Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), г. Санкт-Петербург, Россия

shozamir@yandex.ru

Аннотация. Газовые сенсоры на основе наноструктурированных оксидов металлов характеризуются низкой стоимостью, экологической безопасностью, высокой чувствительностью, а также возможностью изготовления приборов индивидуального пользования. При создании высокоэффективных сенсоров для детектирования токсичных и взрывоопасных газов актуальной является разработка способов управления дефектной структурой поверхности. В работе сенсорные слои на основе оксида цинка получены гидротермальным методом. Для изменения дефектной структуры поверхности использованы дополнительные прекурсоры. Исследование сенсорных свойств проведено при воздействии паров изопропилового спирта. Показано, что введение дополнительных прекурсоров в ростовой раствор приводит к увеличению сенсорного отклика слоев на основе оксида цинка. Предложена модель, учитывающая роль кислородных вакансий в процессах взаимодействия сенсорного слоя с изопропиловым спиртом. Установлено, что выбор оптимальных условий жертвенного легирования способствует улучшению газочувствительных свойств слоев на основе оксида цинка.

Ключевые слова: оксид цинка, наностержни, легирование, газовый сенсор, изо-пропиловый спирт

Для цитирования: Влияние дефектов структуры поверхности наностержней оксида цинка на их газочувствительные свойства / З. В. Шомахов, С. С. Налимова, К. Аубекеров и др. // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 5. С. 571-580. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-5-571-580

© З. В. Шомахов, С. С. Налимова, К. Аубекеров, А. М. Гукетлов, В. А. Мошников, 2022

Original article

Effect of surface structure defects of zinc oxide nanowires on their gas-sensitive properties

1*2 2 Z. V. Shomakhov , S. S. Nalimova , K. Aubekerov ,

A. M. Guketlov2, V. A. Moshnikov2

Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov,

Nalchik, Russia

2

Saint Petersburg Electrotechnical University, St. Petersburg, Russia

shozamir@yandex.ru

Abstract. Gas sensors based on nanostructured metal oxides are low-cost, ecologically safe, highly sensitive and allowing the individual equipment fabrication. The development of methods for controlling the defect structure of the surface is an urgent task for the fabrication of highly efficient sensors for the detection of toxic and explosive gases. In this work, sensor layers based on zinc oxide were synthesized by hydrothermal method. Additional precursors were used to change the defect structure of the surface. The study of sensor properties was carried out under the influence of isopropyl alcohol vapors. It was demonstrated that the adding of supplementary precursors into the growth solution leads to an increase in the sensor response of layers based on zinc oxide. A model is proposed that considers the role of oxygen vacancies in the processes of interaction of the sensor layer with isopropyl alcohol. It has been established that the choice of optimal conditions for sacrificial doping contributes to the improvement of the gas-sensitive properties of zinc oxide-based layers.

Keywords: zinc oxide, nanowires, doping, gas sensor, isopropyl alcohol

For citation: Shomakhov Z. V., Nalimova S. S., Aubekerov K., Guketlov A. M., Moshnikov V. A. Effect of surface structure defects of zinc oxide nanowires on their gas-sensitive properties. Proc. Univ. Electronics, 2022, vol. 27, no. 5, pp. 571-580. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-5-571-580

Введение. Газовые сенсоры широко применяются в различных областях мониторинга окружающей среды, биомедицинских устройствах, фармацевтической промышленности и т. д. В качестве газочувствительных материалов традиционно используются полимеры, полупроводниковые материалы на основе оксидов металлов, пористый кремний и др. Характеристики газовых сенсоров описываются с учетом различных параметров, таких как чувствительность, обнаружительная способность (или, напротив, способность работать при достаточно высоких концентрациях вблизи порога взрыво-опасности), время отклика, время восстановления, селективность и рабочая температура [1-5].

Сенсоры на основе наноструктурированных оксидов металлов по сравнению с другими газовыми сенсорами имеют следующие преимущества: низкая стоимость, возможность изготовления приборов индивидуального пользования, экологически безопасный синтез и высокая чувствительность [6, 7]. Для улучшения чувствительности и

селективности используют разные методы. Наиболее эффективный - разработка новых наноматериалов и создание новых методологий для наноструктурирования активных слоев. Выделим два технологических приема: создание гетероструктур для улучшения каталитической активности и адсорбционной способности [8] с образованием дополнительного обедненного слоя и большей модуляции сопротивления в пористых материалах [9]; улучшение характеристик прибора с помощью атомно-молекулярного дизайна и создание дефектной поверхности [10].

Оксид цинка широко применяется в качестве газочувствительного материала для обнаружения токсичных и взрывоопасных газов. Этот материал является широкозонным полупроводником n-типа и имеет такие преимущества, как биосовместимость, химическая стабильность, экологичность, низкая стоимость. Оксид цинка может быть получен в виде наноструктур различного размера и формы, например наночастиц, одномерных (1D), двумерных (2D) и трехмерных (3D) структур [11]. В СПбГЭТУ «ЛЭТИ» разработаны различные способы управления размером и формой наноструктур оксида цинка, исследовано влияние условий синтеза и получены наноструктуры в виде ограненных наностержней [12], в том числе растущие из единого центра, и иерархические наноструктуры [13].

Для достижения наилучших сенсорных свойств важный фактор - наличие на поверхности газочувствительного слоя кислородных вакансий, которые являются адсорбционными центрами для окисляющих газов, в частности кислорода. Отрицательно заряженные хемосорбированные ионы кислорода принимают участие в химических реакциях и формировании сенсорного сигнала. Увеличение содержания кислородных вакансий в оксиде цинка может быть достигнуто с помощью механического воздействия, а также при синтезе или постобработке в восстановительной или кислорододефи-цитной атмосфере в газовой и жидкой фазах при использовании специальных прекурсоров [14].

Для повышения чувствительности актуальна разработка сенсоров с перколяцион-ной структурой [15]. В данных сенсорах ток протекает по локализованным с помощью приемов нанолитографии наностержням, а стержни, расположенные в других местах подложки, не имеют электрического контакта с проводящим каналам и могут выполнять другие функции, например адсорбировать находящиеся в воздухе водяные пары, ухудшающие сенсорные свойства.

В работе [16] с помощью метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показано, что жертвенное легирование бромом и йодом приводит к изменению состава поверхности, а именно к образованию дополнительных кислородных вакансий на поверхности образцов. Данный факт установлен вследствие изменения спектров остовных уровней кислорода и появления дополнительных пиков с соответствующей кислородным вакансиям в оксиде цинка энергией связи. Предложена модель образования дополнительных кислородных вакансий, согласно которой при отжиге происходит удаление ZnI2 с поверхностных слоев с образованием локализованных отрицательных зарядов.

Цель настоящей работы - исследование влияния дефектов структуры поверхности на сенсорные свойства слоев на основе наностержней оксида цинка.

Эксперимент. Схема и внешний вид сенсорных чипов, используемых для синтеза газочувствительных слоев, приведены на рис. 1. Чипы представляют собой керамическую подложку c встречно-штыревыми контактами NiCr/Ni/Au (сенсорная платформа BI2, "Tesla Blatna" AO, Чехия). Толщина электродов и расстояние между ними составляют 25 мкм.

(5,50±0,20) мм

а

Рис. 1. Сенсорная платформа для получения образцов: а - схема; б - внешний вид Fig. 1. Sensor platform for sample deposition: a - scheme; b - image

Синтезированы образцы трех типов, для которых выбраны индивидуальные условия синтеза. Зародышевый слой получен методом spin-coating. В качестве раствора для синтеза применяли водный раствор ацетата цинка Zn(CH3COO)22H2O с концентрацией 5 ммоль/л. Водный раствор ацетата цинка распределяли по поверхности подложки с помощью центрифуги в течение 30 мин со скоростью вращения 3000 об/мин. Для каждого образца проводили пять циклов spin-coating, после чего поверхность образца была полностью покрыта слоем раствора. Полученные образцы отжигали в муфельной печи при температуре 500 °С в течение 15 мин. Наностержни оксида цинка получены на поверхности зародышевого слоя наночастиц оксида цинка гидротермальным методом. В качестве раствора для синтеза использовали водный раствор нитрата цинка ZnNO3 6H2O и гексаметилентетрамина (НМТА), который является слабым основанием, обеспечивающим щелочную среду в растворе. Концентрации раствора ZnNO36H2O + + НМТА + [Nal или NaBr] следующие: 100 ммоль/л +100 ммоль/л (образец первого типа); 100 ммоль/л +100 ммоль/л + 20 ммоль/л [NaBr] (образец второго типа); 100 ммоль/л +100 ммоль/л + 20 ммоль/л [Nal] (образец третьего типа). Синтез проводили в течение 1 ч при температуре 85 °С. Затем подложки промывали в дистиллированной воде и сушили на воздухе при комнатной температуре. Далее проводили отжиг в течение 15 мин при температуре 500 °С.

Исследования морфологии поверхности полученных образцов проводили методом растровой электронной микроскопии (Zeiss Supra25, Carl Zeiss, Германия). Сенсорные свойства проанализированы при воздействии на образец паров изопропилового спирта при температуре 150 °С, выбор которой обусловлен особенностями хемосорбции кислорода на поверхности оксида цинка. Максимальный отклик наблюдается в темпера-

турном диапазоне 300-400 °С. Однако данные температуры ограничивают практическое применение разрабатываемых сенсоров, так как их невозможно интегрировать с современными устройствами. Поэтому целесообразно исследование сенсорных свойств при более низких температурах. Исследуемый образец помещали в ячейку, продуваемую попеременно потоком чистого осушенного воздуха и смеси воздуха с парами изо-пропилового спирта, концентрация которых составляла 1000 ppm. Ток, протекающий через образец, измеряли с помощью пикоамперметра KEITHLEY 6485. Напряжение смещения, подаваемое с помощью источника питания, составляло 5 В. Чувствительность образцов £ рассчитана как отношение сопротивления в атмосфере воздуха к сопротивлению при наличии детектируемого газа.

Результаты и их обсуждение. На рис. 2 показана типичная микроструктура образца, полученного при условиях синтеза, указанных в настоящей работе. Результаты анализа изображения показали, что диаметр наностержней варьируется от 20 до 120 нм при их средней длине порядка 200 нм.

Согласно проведенным исследованиям, чувствительность образца нелегированного оксида цинка к парам изопропилового спирта с концентрацией 1000 ppm составила 2,51; образца оксида цинка, легированного йодом, - 2,97; образца оксида цинка, легированного бромом, - 4,03. Определено время отклика и восстановления для каждого образца (таблица). Установлено, что время отклика легированных образцов уменьшается. По сравнению с нелегированным образцом время восстановления легированного йодом образца уменьшается почти в два раза, а легированного бромом образца увеличивается незначительно.

Рис. 2. РЭМ-изображение массива наностержней оксида цинка Fig. 2. SEM image of zinc oxide nanowire array

Сенсорные свойства образцов при рабочей температуре 150 °C Sensor properties of samples for temperature 150 °C

Образец Чувствительность В ремя, с

S (RJRg) отклика восстановления

ZnO 2,51±0,18 124±16 222±19

ZnO(I) 2,97±0,14 54±7 114±11

ZnO(Br) 4,03±0,22 76±9 272±19

На рис. 3 проиллюстрировано сравнение временных зависимостей отклика нелегированного и легированного бромом образцов. Воздействие изопропилового спирта приводит к обратимым изменениям сопротивления чувствительных слоев. Уменьшение сопротивления обусловлено адсорбцией паров изопропилового спирта на участках поверхности наностержней с последующими окислительно-восстановительными реакциями между органическими парами и кислородом на поверхности [17]. Возвращаясь в объем материала, электроны участвуют в электропроводности материала, и происходит снижение потенциальных барьеров между наностержнями оксида цинка.

ZnO(Br)

0,5

0 200 400 600 800 1000 1200

Время, с

Рис. 3. Временная зависимость отклика нелегированного и легированного бромом оксида цинка к парам изопропилового спирта (1000 ppm) Fig. 3. Time dependence of the response of undoped and bromine-doped zinc oxide to isopropyl alcohol vapors (1000 ppm)

Важный параметр для газочувствительных датчиков - удельная поверхность, необходимая для адсорбции молекул. Из-за того что не вся поверхность материала используется для детектирования, основным критерием в работе является отношение поверхности к объему. Наноструктуры в качестве активных слоев позволяют значительно улучшить данный параметр. Поэтому наностержни, нановолокна и нанопроволоки [18] могут существенно увеличить активную площадь.

Наличие кислородных вакансий способствует уменьшению запрещенной зоны ме-таллооксидных полупроводниковых материалов и увеличению количества доступных носителей заряда. После образования кислородных вакансий первоначально стабильная структура решетки переходит в метастабильное состояние, что приводит к повышению адсорбционной способности материала. Кислородные вакансии на поверхности действуют как центры адсорбции, поэтому их присутствие повышает реакционную способность поверхности.

Реакцию оксида цинка с изопропиловым спиртом (восстанавливающий газ) можно разделить на две стадии. На первой стадии молекулы кислорода адсорбируются на поверхности оксида цинка с последующим заполнением кислородных вакансий. При этом электроны переходят из зоны проводимости оксида цинка к адсорбированному кислороду, что приводит к увеличению сопротивления. Таким образом, кислородные вакансии играют ключевую роль в стимулировании процесса хемосорбции кислорода. Чем выше концентрация кислородных вакансий, тем больше молекул кислорода адсорбиру-

ется и больше электронов уходит из зоны проводимости оксида. Соответственно, для типичного полупроводника n-типа начальное сопротивление в атмосфере воздуха намного выше. На второй стадии при помещении сенсорного слоя в атмосферу паров изопропилового спирта происходит окислительно-восстановительная реакция. В результате электроны возвращаются в объем оксида цинка и сопротивление снижается. Адсорбированные молекулы кислорода принимают участие в окислении молекул изопропилового спирта, при этом в решетке оксида цинка вновь появляются кислородные вакансии.

Заключение. В ходе анализа влияния кислородных вакансий в оксиде цинка на процессы хемосорбции предложены технологические приемы повышения чувствительности. Экспериментально при исследовании отклика сенсоров к изопропиловому спирту установлено, что слои оксида цинка, модифицированные примесями йода и брома, имеют большую газочувствительность. Полученные зависимости обусловлены появлением при добавлении в ростовой раствор прекурсоров, содержащих йод или бром, дополнительных кислородных вакансий, являющихся центрами адсорбции отрицательно заряженных ионов кислорода, принимающих участие в реакциях окисления восстанавливающих газов.

Материалы статьи доложены на 6-й Научно-практической конференции «Интеллектуальные системы и микросистемная техника - 2022» (1-7 февраля 2022 г., Кабардино-Балкарская Республика, пос. Эльбрус).

Литература

1. Saxena P., Shukla P. A review on gas sensor technology and its applications // Computational and Experimental Methods in Mechanical Engineering / eds V. V. Rao et al. Singapore: Springer, 2022. P. 165-175. https://doi.org/10.1007/978-981-16-2857-3_18

2. Resistive gas sensors based on metal-oxide nanowires / A. Mirzaei, J.-H. Lee, S. M. Majhi et al. // Journal of Applied Physics. 2019. Vol. 126. Iss. 24. Art. No. 241102. https://doi.org/10.1063/L5118805

3. Chaulya S. K., Prasad G. M. Gas sensors for underground mines and hazardous areas // Sensing and Monitoring Technologies for Mines and Hazardous Areas / S. K. Chaulya, G. M. Prasad. Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 161-212.

4. Advances in designs and mechanisms of semiconducting metal oxide nanostructures for high-precision gas sensors operated at room temperature / Z. Li, H. Li, Z. Wu et al. // Mater. Horiz. 2019. Vol. 6. Iss. 3. P. 470-506. https://doi.org/10.1039/C8MH01365A

5. Nanomaterial-based gas sensors: A review / K. Xu, C. Fu, Z. Gao et al. // Instrumentation Science & Technology. 2018. Vol. 46. Iss. 2. P. 115-145. https://doi.org/10.1080/10739149.2017.1340896

6. Investigation of the electrical and ethanol-vapour sensing properties of the junctions based on ZnO nanostructured thin film doped with copper / D. T. Dimitrov, N. K. Nikolaev, K. I. Papazova et al. // Applied Surface Science. 2017. Vol. 392. P. 95-108. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.08.049

7. Investigation of the vapor-sensitive properties of zinc oxide layers by impedance spectroscopy / S. S. Nalimova, I. E. Kononova, V. A. Moshnikov et al. // Bulgarian Chemical Communications. 2017. Vol. 49 (1). P. 121-126.

8. Walker J. M., Akbar S. A., Morris P. A. Synergistic effects in gas sensing semiconducting oxide nano-heterostructures: A review // Sensors and Actuators B: Chemical. 2019. Vol. 286. P. 624-640. https://doi.org/ 10.1016/j.snb.2019.01.049

9. Кононова И. Е., Кононов П. В., Мошников В. А. Развитие модели образования материалов с иерархической структурой пор, созданных в условиях золь-гель-процессов // Неорганические материалы. 2018. Т. 54. № 5. С. 500-512. https://doi.org/10.7868/S0002337X18050111

10. Crystal-defect-dependent gas-sensing mechanism of the single ZnO nanowire sensors / X. Zhou, A. Wang, Y. Wang et al. // ACS Sens. 2018. Vol. 3. No. 11. P. 2385-2393. https://doi.org/10.1021/ acssensors.8b00792

11. Review of ZnO-based nanomaterials in gas sensors / Y. Kang, F. Yu, L. Zhang et al. // Solid State Ionics. 2021. Vol. 360. Art. No. 115544. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2020.115544

12. Наноструктурированные материалы на основе оксида цинка для гетероструктурных солнечных элементов / А. А. Бобков, А. И. Максимов, В. А. Мошников и др. // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49. № 10. С. 1402-1406.

13. Zinc oxide hierarchical nanostructures for photocatalysis / O. Yukhnovets, A. A. Semenova, E. A. Levkevich et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. Vol. 993. Art. No. 012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/993/1/012009

14. Wang J., Chen R., Xiang L., Komarneni S. Synthesis, properties and applications of ZnO nanomaterials with oxygen vacancies: A review // Ceramics International. 2018. Vol. 44. Iss. 7. P. 7357-7377. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.02.013

15. Формирование литографических рисунков ограненными микрочастицами оксида цинка на кремниевой подложке / А. А. Бобков, И. А. Пронин, В. А. Мошников и др. // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44. № 15. С. 87-92. https://doi.org/10.21883/PJTF.2018.15.46445.17281

16. Шомахов З. В., Налимова С. С., Бобков А. А., Мошников В. А. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия поверхностных слоев ограненных наностержней оксида цинка // Изв. вузов. Электроника. 2021. Т. 26. № 6. С. 481-490. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-6-481-490

17. Исследование влияния кислотно-основных свойств поверхности оксидов ZnO, Fe2O3 и ZnFe2O4 на их газочувствительность по отношению к парам этанола // С. С. Налимова, В. А. Мошников, А. И. Максимов и др. // Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. № 8. С. 1022-1026.

18. The multisensor array based on grown-on-chip zinc oxide nanorod network for selective discrimination of alcohol vapors at sub-ppm range // A. Bobkov, A. Varezhnikov, I. Plugin et al. // Sensors. 2019. Vol. 19. Iss. 19. Art. No. 4265. https://doi.org/10.3390/s19194265

Статья поступила в редакцию 11.04.2022 г.; одобрена после рецензирования 10.06.2022 г.;

принята к публикации 25.08.2022 г.

Информация об авторах

Шомахов Замир Валериевич - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры электроники и цифровых информационных технологий Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова (Россия, Кабардино-Балкарская Республика, 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173), shozamir@yandex.ru

Налимова Светлана Сергеевна - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5), sskarpova@list.ru

Аубекеров Кирилл - магистрант кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5), kika.aubekerov@gmail.com.

Гукетлов Аслан Мухамедович - студент кафедры мехатроники и робототехники Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова (Россия, Кабардино-Балкарская Республика, 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173), guketlovaslan3@gmail.com

Мошников Вячеслав Алексеевич - доктор физико-математических наук, профессор кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5), vamoshnikov@mail.ru

References

1. Saxena P., Shukla P. A review on gas sensor technology and its applications. Computational and Experimental Methods in Mechanical Engineering, eds V. V. Rao et al. Singapore, Springer, 2022, pp. 165-175. https://doi.org/10.1007/978-981-16-2857-3_18

2. Mirzaei A., Lee J.-H., Majhi S. M., Weber M., Bechelany M., Kim H. W., Kim S. S. Resistive gas sensors based on metal-oxide nanowires. Journal of Applied Physics, 2019, vol. 126, iss. 24, art. no. 241102. https://doi.org/10.1063/1.5118805

3. Chaulya S. K., Prasad G. M. Gas sensors for underground mines and hazardous areas. Sensing and Monitoring Technologies for Mines and Hazardous Areas, by S. K. Chaulya, G. M. Prasad. Amsterdam, Elsevier, 2016, pp. 161-212.

4. Li Z., Li H., Wu Z., Wang M., Luo J., Torun H. et al. Advances in designs and mechanisms of semiconducting metal oxide nanostructures for high-precision gas sensors operated at room temperature. Mater. Horiz., 2019, vol. 6, iss. 3, pp. 470-506. https://doi.org/10.1039/C8MH01365A

5. Xu K., Fu C., Gao Z., Wei F., Ying Y., Xu C., Fu G. Nanomaterial-based gas sensors: A review. Instrumentation Science & Technology, 2018, vol. 46, iss. 2, pp. 115-145. https://doi.org/10.1080/10739149.2017. 1340896

6. Dimitrov D. T., Nikolaev N. K., Papazova K. I., Krasteva L. K., Pronin I. A., Averin I. A., Bojinova A. S. et al. Investigation of the electrical and ethanol-vapour sensing properties of the junctions based on ZnO nanostructured thin film doped with copper. Applied Surface Science, 2017, vol. 392, pp. 95-108. https://doi.org/10.1016Zj.apsusc.2016.08.049

7. Nalimova S. S., Kononova I. E., Moshnikov V. A., Dimitrov D. T., Kaneva N. V., Krasteva L. K., Syuleyman S. A., Bojinova A. S., Papazova K. I., Georgieva A. Ts. Investigation of the vapor-sensitive properties of zinc oxide layers by impedance spectroscopy. Bulgarian Chemical Communications, 2017, vol. 49 (1), pp. 121-126.

8. Walker J. M., Akbar S. A., Morris P. A. Synergistic effects in gas sensing semiconducting oxide nano-heterostructures: A review. Sensors and Actuators B: Chemical, 2019, vol. 286, pp. 624-640. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.01.049

9. Kononova I. E., Kononov P. V., Moshnikov V. A. Development of a model for the formation of materials with a hierarchical pore structure produced under sol-gel processing conditions. Inorg. Mater., 2018, vol. 54, no. 5, pp. 478-489. https://doi.org/10.1134/S0020168518050060

10. Zhou X., Wang A., Wang Y., Bian L., Yang Z., Bian Y., Gong Y., Wu X., Han N., Chen Y. Crystal-defect-dependent gas-sensing mechanism of the single ZnO nanowire sensors. ACS Sens., 2018, vol. 3, no. 11, pp. 2385-2393. https://doi.org/10.1021/acssensors.8b00792

11. Kang Y., Yu F., Zhang L., Wang W., Chen L., Li Y. Review of ZnO-based nanomaterials in gas sensors. Solid State Ionics, 2021, vol. 360, art. no. 115544. doi: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2020.115544

12. Bobkov A. A., Maximov A. I., Moshnikov V. A., Somov P. A., Terukov E. I. Zinc-oxide-based nanostructured materials for heterostructure solar cells. Semiconductors, 2015, vol. 49, iss. 10, pp. 1357-1360. https://doi.org/10.1134/S1063782615100048

13. Yukhnovets O., Semenova A. A., Levkevich E. A., Maximov A. I., Moshnikov V. A. Zinc oxide hierarchical nanostructures for photocatalysis. J. Phys.: Conf. Ser., 2018, vol. 993, art. no. 012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/993/1/012009

14. Wang J., Chen R., Xiang L., Komarneni S. Synthesis, properties and applications of ZnO nanomaterials with oxygen vacancies: A review. Ceramics International, 2018, vol. 44, iss. 7, pp. 7357-7377. https://doi.org/ 10.1016/j.ceramint.2018.02.013

15. Bobkov A. A., Pronin I. A., Moshnikov V. A., Yakushova N. D., Karmanov A. A., Averin I. A., Somov P. A., Terukov E. I. Creating lithographic pictures using faceted zinc oxide microparticles on a silicon substrate. Tech. Phys. Lett., 2018, vol. 44, iss. 8, pp. 694-696. https://doi.org/10.1134/S1063785018080047

16. Shomakhov Z. V., Nalimova S. S., Bobkov A. A., Moshnikov V. A. X-ray photoelectron spectroscopy of surface layers of faceted zinc oxide nanorods. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2021, vol. 26, no. 6, pp. 481-490. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-6-481-490

17. Karpova S. S., Moshnikov V. A., Maksimov A. I., Mjakin S. V., Kazantseva N. E. Study of the effect of the acid-base surface properties of ZnO, Fe2O3 and ZnFe2O4 oxides on their gas sensitivity to ethanol vapor. Semiconductors, 2013, vol. 47, iss. 8, pp. 1026-1030. https://doi.org/10.1134/S1063782613080095

18. Bobkov A., Varezhnikov A., Plugin I., Fedorov F. S., Trouillet V., Geckle U., Sommer M., Goffman V., Moshnikov V., Sysoev V. The multisensor array based on grown-on-chip zinc oxide nanorod network for selective discrimination of alcohol vapors at sub-ppm range. Sensors, 2019, vol. 19, iss. 19, art. no. 4265. https://doi.org/10.3390/s19194265

The article was submitted 11.04.2022; approved after reviewing 10.06.2022;

accepted for publication 25.08.2022.

Information about the authors

Zamir V. Shomakhov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof. of the Electronics and Digital Information Technologies Department, Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov (Russia, Kabardino-Balkarian Republic, 360004, Nalchik, Chernyshevsky st., 173), shozamir@yandex.ru

Svetlana S. Nalimova - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof. of the Micro- and Nanoelectronics Department, Saint Petersburg Electrotechnical University (Russia, 197376, Saint Petersburg, Professor Popov st., 5), sskarpova@list.ru

Kirill Aubekerov - Master's degree student of the of Micro- and Nanoelectronics Department, Saint Petersburg Electrotechnical University (Russia, 197376, Saint Petersburg, Professor Popov st., 5), kika.aubekerov@gmail.com.

Aslan M. Guketlov - Student of the Mechatronics and Robotics Department, Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov (Russia, Kabardino-Balkarian Republic, 360004, Nalchik, Chernyshevsky st., 173), guketlovaslan3@gmail.com

Vyacheslav A. Moshnikov - Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Prof. of the of Micro- and Nanoelectronics Department, Saint Petersburg Electrotechnical University (Russia, 197376, Saint Petersburg, Professor Popov st., 5), vamoshnikov@mail.ru

Информация для читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»

Полные тексты статей журнала с 2007 но 2021 гг. доступны на сайтах Научной электронной библиотеки: www.elibrary.ru и журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»: http://ivuz-e.ru