نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی مخابرات و الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه شیراز، شیراز

2 بخش مهندسی نانوالکترونیک، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شیراز، شیراز

چکیده

هدف اصلی این مقاله بررسی توانایی صفحات سیلی گرافن g-SiC و g-SiC2 در آشکارسازی گاز سولفید هیدروژن از طریق مکانیزم های مختلف حسگری با استفاده از نظریه تابعی چگالی است. نتایج محاسبات ما نشان می دهد که فرآیند جذب گاز روی هر دو صفحه سیلی گرافن فیزیکی و گرماده می باشد. فرآیند جذب فیزیکی باعث می‌شود که مواد حسگر بتوانند در زمان کوتاهی (حدود چند نانوثانیه) پس از دفع گاز در دمای اتاق بازیابی شوند. بررسی خصوصیات هندسی و الکترونی ترکیب صفحات g-SiC و g-SiC2 با مولکول گاز آشکار می سازد که هر دو ماده قابلیت آشکارسازی گاز از طریق مکانیزم های حرارتی و مقاومتی را دارند. برای مثال، هدایت الکتریکی صفحه g-SiC پس از جذب گاز 38% تغییر می کند. به علاوه، حضور مولکول گاز روی صفحه g-SiC نوع حامل های اکثریت آن را تغییر داده و استفاده از این ماده را در ساخت حسگرهای مبتنی بر اثر سیبک ممکن می سازد. در مجموع، مکانیزم های حسگری متنوع به همراه زمان بازیابی اندک، صفحات سیلی گرافن g-SiC و g-SiC2 را به کاندید مناسبی برای استفاده در ساخت حسگر گاز سولفید هیدروژن به عنوان ماده حسگر مبدل می سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

g-SiC and g-SiC2 Siligraphenes as two Multifunctional H2S Sensing Materials ‎

نویسندگان [English]

  • Hamed Mahdavinejad 1
  • Rosa Safaiee 2
  • Mohamad Hossein Sheikhi 1

1 Department of Communication and Electronics Engineering, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran

2 . Department of Nanoelectronics Engineering, Faculty of Advanced Technologies, Shiraz University, Shiraz, Iran

چکیده [English]

The main purpose of this article is to investigate the capability of g-SiC and g-SiC2 siligraphenes in detecting H2S gas through diverse sensing mechanisms, using density functional theory. The results of our calculations demonstrate that the adsorption of H2S molecule onto both siligraphenes is a physical and exothermic process. The Physical adsorption process helps sensing materials to recover soon (few nanoseconds) after gas removal at room temperature. Investigation of geometric and electronic properties of g-SiC and g-SiC2 in combination with H2S molecule shows that both materials have the gas-detection ability through thermal- and resistance-based mechanisms. For example, the electrical conductance of g-SiC changes by 38% in result of gas adsorption. In addition, the presence of H2S molecule on the g-SiC surface, changes the type of its majority carriers and makes it possible to use this material in Seebeckeffect-based H2S sensors. Overall, various sensing mechanisms besides short recovery time, make g-SiC and g-SiC2 great candidates to be used in H2S gas sensor as sensing material.

کلیدواژه‌ها [English]

  • g-SiC and g-SiC2 siligraphenes
  • H2S sensor
  • Seebeck effect
  • Density functional theory

تحت نظارت وف ایرانی