kaz29Вестник Казахстанско-Британского технического университетаHerald of the Kazakh-British Technical University1998-66882959-8109Казахстанско-Британский Технический Университет10.55452/1998-6688-2023-20-3-68-75kaz29-766Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL SCIENCESИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ НА ПОРИСТОМ КРЕМНИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕПОЛЯРНОГО ГАЗАTHE SENSING PERFORMANCE OF SURFACE-MODIFIED POROUS SILICON GAS SENSORS FOR NON-POLAR GAS DETECTIONhttps://orcid.org/0000-0002-0103-9201ХаниевБ. А.KhaniyevB. А.

Ханиев Бакыт Абайулы

Физико-технический факультет

050040, г. Алматы

Khaniyev Bakyt Abaiuly

Department of Physics and Technology

050040, Almaty

khaniyev.bakyt@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2250-4763МейрамбекулыН.MeirambekulyN.

Мейрамбекулы Нурсултан

Физико-технический факультет

050040, г. Алматы

Meirambekuly Nursultan

Department of Physics and Technology

050040, Almaty

https://orcid.org/0000-0002-0167-3093ХаниеваА. К.KhaniyevaA. К.

Ханиева Айнур Кабылжанкызы

Физико-технический факультет

050040, г. Алматы

Khaniyeva Ainur Kabylzhankyzy

Department of Physics and Technology

050040, Almaty

https://orcid.org/0009-0004-3439-5941АширкуловК.AshirkulovК.

Аширкулов Канат

Высшая школа социальных наук

Кётекли, Кётекли Мевки, 48000, Мугла

Ashirkulov Kanat

Graduate school of social sciences

Kötekli, Kötekli Mevkii, 48000, Muğla

https://orcid.org/0009-0000-5144-2616БейсенА. Н.BeisenА. N.

Бейсен Асет Нурболулы

Тараз 080000

Beisen Asset Nurboluly

Taraz 080000

КазНУ им. аль-ФарабиКазахстанAl-Farabi Kazakh National UniversityKazakhstanУниверситет Мугла Ситки КочманТурцияMugla Sitki Kocman UniversityTurkeyМеждународный Таразский инновационный институт имени Шерхана МуртазыКазахстанInternational Taraz Innovative Institute named after Sherkhan MurtazaKazakhstan2023021020232036875Copyright © Ханиев Б.А., Мейрамбекулы Н., Ханиева А.К., Аширкулов К., Бейсен А.Н., 20232023Ханиев Б.А., Мейрамбекулы Н., Ханиева А.К., Аширкулов К., Бейсен А.Н.Khaniyev B.А., Meirambekuly N., Khaniyeva A.К., Ashirkulov К., Beisen А.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.kbtu.edu.kz/jour/article/view/766

Датчики газа являются важными устройствами в различных приложениях промышленного и экологического мониторинга. Толуол и хлороформ – вредные неполярные газы, образующиеся в различных процессах горения и связанные с загрязнением воздуха и респираторными заболеваниями. Пористый кремний (ПС) показал многообещающие результаты в качестве материала для измерения газов аммиака и этанола. Однако существует потенциал для дальнейшего улучшения за счет оптимизации свойств их поверхности для приложений, связанных с измерением неполярного газа. Химическая обработка широко используется для модификации характеристик поверхности материалов, в том числе полупроводников, для различных применений. Мы нанесли слой никеля (Ni) на поверхность ПК с помощью химической обработки. Установлено, что чувствительность образца ПС, осажденного Ni, к концентрации 0,1 ppm паров неполярного толуола и хлороформа увеличилась с <1 % до 39 % и 32,6 % соответственно по сравнению с ПС. Это исследование дает ценную информацию о методах модификации поверхности для повышения производительности газовых датчиков, что может оказать существенное влияние на разработку передовых сенсорных технологий для экологических и промышленных применений.

Gas sensors are important devices in various industrial and environmental monitoring applications. Toluene and chloroform are harmful non-polar gases that are produced in various combustion processes and are associated with air pollution and respiratory diseases. Porous silicon (PS) has shown promising results as a material for ammonia and ethanol gas sensing applications. However, there is potential for further improvement by optimizing their surface properties for non-polar gas sensing applications. Chemical treatment has been widely utilized to modify the surface characteristics of materials, including semiconductors, for various applications. We have deposited nickel (Ni) layer on PS surface using chemical treatment. In comparison to the PS sample, it was discovered that the Ni-deposited PS sample was more sensitive to 0.1 ppm concentrations of non-polar toluene and chloroform vapours, increasing from 1% to 39% and 32.6%, respectively. This study provides valuable insights into the surface modification techniques for enhancing the performance of gas sensors, which can have a significant impact on the development of advanced sensing technologies for environmental and industrial applications.

газовый сенсорпористый кремнийникельхимическая обработкачувствительностьgas sensorporous siliconnickelchemical treatmentsensitivityReferencesChang T.Y., Singh A.K., Shao J.H., Huang C.Y., Shieh J.M., Wuu D.S., Horng R.H. (2023) Performance improvement of MOCVD grown ZnGa2O4 based NO gas sensors using plasma surface treatment, Applied Surface Science, v. 637, p. 157929.Chang T.Y., Singh A.K., Shao J.H., Huang C.Y., Shieh J.M., Wuu D.S., Horng R.H. (2023) Performance improvement of MOCVD grown ZnGa2O4 based NO gas sensors using plasma surface treatment, Applied Surface Science, v. 637, p. 157929.Li Y., Chen H., Li H., Liu C., Li J., Chen Q., Gu M. (2023) Ultra-high sensitivity methane gas sensor based on vernier effect in double D-shaped and cryptophane-A film-coated photonic crystal fiber: Design and FEM simulation, Results in Physics, p. 106840.Li Y., Chen H., Li H., Liu C., Li J., Chen Q., Gu M. (2023) Ultra-high sensitivity methane gas sensor based on vernier effect in double D-shaped and cryptophane-A film-coated photonic crystal fiber: Design and FEM simulation, Results in Physics, p. 106840.Phanichphant S. (2014) Semiconductor metal oxides as hydrogen gas sensors, Procedia Engineering, v. 87, рр. 795–802.Phanichphant S. (2014) Semiconductor metal oxides as hydrogen gas sensors, Procedia Engineering, v. 87, рр. 795–802.Molleman B., Alessi E., Krol D., Morton P.A., Daly K. (2022) Application of metal oxide semiconductor for detection of ammonia emissions from agricultural sources, Sensing and Bio-Sensing Research, v. 38, p. 100541.Molleman B., Alessi E., Krol D., Morton P.A., Daly K. (2022) Application of metal oxide semiconductor for detection of ammonia emissions from agricultural sources, Sensing and Bio-Sensing Research, v. 38, p. 100541.Krishna K.G., Parne S., Pothukanuri N., Kathirvelu V., Gandi S., Joshi D. (2022) Nanostructured metal oxide semiconductor-based gas sensors: A comprehensive review, Sensors and Actuators A: Physical, v. 341, p. 113578.Krishna K.G., Parne S., Pothukanuri N., Kathirvelu V., Gandi S., Joshi D. (2022) Nanostructured metal oxide semiconductor-based gas sensors: A comprehensive review, Sensors and Actuators A: Physical, v. 341, p. 113578.Jemli M., Abdouli B., Khezami L., Ben Rabha M. (2023) Study of porous silicon layer effect in optoelectronics properties of crystalline silicon, Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, pp. 1–6.Jemli M., Abdouli B., Khezami L., Ben Rabha M. (2023) Study of porous silicon layer effect in optoelectronics properties of crystalline silicon, Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, pp. 1–6.Thomas T., Kumar Y., Ramón J.A.R., Agarwal V., Guzmán S.S., Reshmi R., Sanal, K.C. (2021) Porous silicon/αMoO3 nanohybrid based fast and highly sensitive CO2 gas sensors, Vacuum, v. 184, p. 109983.Thomas T., Kumar Y., Ramón J.A.R., Agarwal V., Guzmán S.S., Reshmi R., Sanal, K.C. (2021) Porous silicon/αMoO3 nanohybrid based fast and highly sensitive CO2 gas sensors, Vacuum, v. 184, p. 109983.Khaniyev B., Ibraimov M., Sagidolda Y., Tezekbay Y., Duisebayev T., Tileu A., Khaniyeva A. (2023) The Improved Non-Polar Gas Sensing Performance of Surface-Modified Porous Silicon-Based Gas Sensors, Coatings, v. 13, no. 1, p. 190. 9 Sun X., Sharma P., Parish G., Keating A.( 2021) Enabling high-porosity porous silicon as an electronic material //Khaniyev B., Ibraimov M., Sagidolda Y., Tezekbay Y., Duisebayev T., Tileu A., Khaniyeva A. (2023) The Improved Non-Polar Gas Sensing Performance of Surface-Modified Porous Silicon-Based Gas Sensors, Coatings, v. 13, no. 1, p. 190. 9 Sun X., Sharma P., Parish G., Keating A.( 2021) Enabling high-porosity porous silicon as an electronic material //Microporous and Mesoporous Materials, v. 312, p. 110808.Microporous and Mesoporous Materials, v. 312, p. 110808.Khaniyev B.A., Sagidolda Y., Dikhanbayev K.K., Tileu A.O., Ibraimov M.K. (2020) High sensitive NH3 sensor based on electrochemically etched porous silicon, Cogent Engineering, v. 7, no. 1, p. 1810880.Khaniyev B.A., Sagidolda Y., Dikhanbayev K.K., Tileu A.O., Ibraimov M.K. (2020) High sensitive NH3 sensor based on electrochemically etched porous silicon, Cogent Engineering, v. 7, no. 1, p. 1810880.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.