Проект профессора ПГУ Игоря Пронина поддержан грантом Президента РФ для молодых докторов наук

30.12.2020 16:55

Полупроводниковые газовые сенсоры с высокими значениями сенсорного отклика в настоящее время находят широкое применение во многих областях науки, промышленности, экологического мониторинга, медицине и др. Принцип действия таких приборов основан на изменении электрического сопротивления газочувствительного материала при адсорбции на его поверхности частиц газа, содержащихся в окружающей атмосфере. Несмотря на то, что такие приборы появились в середине XX века, до настоящего времени отсутствуют коммерческие образцы, одновременно удовлетворяющие всем предъявляемым требованиям: это высокие значения сенсорного отклика и быстродействия при заданных селективности и рабочей температуре, а также длительное время службы, низкие габариты и энергопотребление.

Увеличение чувствительности и порога срабатывания сенсорных элементов открывает путь к диагностике заболеваний человека по газам-маркерам, выделяющимся в сверхнизких концентрациях в выдыхаемом воздухе, обнаружению утечек сверхмалых количеств токсичных химических веществ в промышленном производстве, возможности мониторинга загрязнений окружающей среды. Основной путь повышения чувствительности таких газовых сенсоров — это уменьшение размера зерна материала, из которого состоит чувствительный элемент. Однако такой подход негативно сказывается на быстродействии прибора и на величине минимальной концентрации газа, которую возможно им обнаружить — она существенно увеличивается. На решение этой проблемы направлен проект доктора технических наук, профессора кафедры «Нано- и микроэлектроника» Игоря Пронина «Чувствительные элементы газовых сенсоров с высоким быстродействием на основе многокомпонентных полупроводниковых оксидных наноматериалов», получивший поддержку Совета по грантам Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых и по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации (грант Президента РФ для молодых докторов наук).

«Наша команда, включающая ведущих молодых ученых кафедры нано- и микроэлектроники канд. физ.-мат. наук, доцента Андрея Карманова, старшего преподавателя Надежду Якушову и аспиранта Александра Сигаева, предложила оригинальный подход по управлению газочувствительными свойствами полупроводниковых материалов. Он заключается в объединении двух базовых стратегий нанотехнологий "сверху-вниз" и "снизу-вверх" при изготовлении сенсорного элемента. При этом структура материала на наноуровне будет определяться процессами самосборки и самоорганизации (стратегия "снизу-вверх"), а структура на мезо- и макроуровнях будет задаваться введением в реакционную смесь шаблонов (стратегия "сверху-вниз"). В результате полученная иерархическая структура материала позволит отдельно "настраивать" основные параметры газовых сенсоров и оптимизировать характеристики прибора», — пояснил руководитель проекта Игорь Пронин.