Silicon Diode Structures Based on Nanowires for Temperature Sensing Application

Linevych, Yaroslav Oleksiiovych; Koval, Viktoriia; Dusheiko, Mykhailo; Yakymenko, Yuriy; Lakyda, Maryna; Барбаш, В. А.

doi:10.1109/elnano54667.2022.9927122

Cited by 8 publications

(8 citation statements)

References 18 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Крім того, високе відношення поверхні до об'єму, добрі змочуваність і хемосорбційні властивості, біосумісність і контрольовані фізичні та електричні властивості роблять SiNWs унікальними кандидатами для застосування в датчиках фізичних та хімічних величин. Кремнієві нанонитки використовуються переважно в газових сенсорах для аналізу летких органічних сполук (парів етанолу [18], нафти [19], формальдегіду [20]) та неорганічних газів (аміаку [21], вуглекислого газу [22], водню [23], оксиду азоту [24]), а також в сенсорах рідин (глюкози [25], перекису водню [25], етанолу [26], іонів важких металів [27], рівня pH [28]) та сенсорах фізичних величин (вологи [29], температури [30], освітленості [31]). На сьогодні бракує оглядових робіт щодо прикладного застосування кремнієвих нанониток в різних видах сенсорів, особливо з технологічної точки зору.…”

Section: вступunclassified

“…Рис. 4 Схематична ілюстрація процесу синтезу SiNWs методом MACE : перша стадія (a), друга стадія (б) [30] До переваг методу метало-стимульованого хімічного травлення відносять простоту виконання, низьку вартість та можливість синтезувати наноструктури з високим аспектним відношенням. До недоліків MACE методу слід віднести можливе потрапляння металевих домішок каталізатора до підкладки з нанонитками, що погіршує характеристики електронних приладів на їх основі, а також низьку контрольованість розподілу їх по поверхні пластини.…”

Section: метало-стимульованеunclassified

“…При цьому кремнієві терморезистори та термодіоди є досить затребуваними, бо задовольняють наступним умовам: прийнятної точності та чутливості, компактності та малої ваги, можливості виготовлення по груповій інтегральній технології, а відтак низької вартості та сумісності з інтегральними схемами. На сьогоднішній день нанонитки були використані в сенсорах температури резистивного [63] та діодного типу [30].…”

Section: B сенсори температуриunclassified

“…Спостережувана закономірність пов'язана з тим, що за більшого часу травлення нанонитки мають більшу довжину, що викликає суттєвий зсув напруги на p n −переході зі зростанням температури. Порівняння термочутливості кремнієвого термодіоду з нанонитками та без них встановило значний вплив останніх: максимальний коефіцієнт термочутливості для діодів з наноструктурами становив 3 мВ/К, а для діоду без наноструктур ця величина становила 1,86 мВ/К [30]. Рис.…”

Section: B сенсори температуриunclassified

See 3 more Smart Citations

Sensors Based on Nanoscale Silicon 1D Structures for Industrial, Environmental and Medical Monitoring

Linevych

Koval

2022

Microsyst., Electron. & Acoust.

View full text Add to dashboard Cite

Article is devoted to the analysis of modern sensors based on silicon nanowires (SiNWs) to determine the influence of SiNWs synthesis parameters and their structural features on device characteristics. A modern trend in the development of electronic sensing devices is the use of various types of nanomaterials in order to increase sensor sensitivity and miniaturize of their size. 1D nanomaterials, namely SiNWs, have several advantages for sensor applications, such as a large surface-to-volume ratio and an increased rate of diffusion of the main charge carriers. Based on the literature analysis, an overview of modern SiNWs sensors was made. The advantages of silicon 1D structures were shown by comparison with other types of nanostructures. Also sensors were classified according to the methods of synthesis of SiNWs, sensor principle operation, kind of input value and types of applied modifiers. Silicon nanowires were most often synthesized by the method of metal-stimulated chemical etching, the advantages of which include the simplicity of implementation, low cost, and the ability to synthesize nanostructures with a high aspect ratio. The vapor-liquid-solid synthesis was also used, the advantages of which include the ability to be adapted to any technology of supplying a gas mixture with the target component and the possibility of obtaining nanowires with a diameter of 10 nm or less. According to the principle operation, the most of sensors developed on the basis of silicon nanowires are of electrical type (resistive, capacitive, electrochemical, diode or transistor type), optical sensors (fluorescent) are developed to a much lesser extent. Gas sensors (ethanol, oil vapor, formaldehyde, ammonia, nitrogen oxide, hydrogen, carbon dioxide,), liquid sensors (glucose, hydrogen peroxide, ethanol, heavy metal ions, pH), and physical values (humidity, temperature and illumination) have been developed on the basis of silicon 1D nanoscale structures. The following surface modifiers of nanowires were used to improve the performance characteristics: noble metal nanoparticles, metal-organic framework structures, carbon nanotubes, graphene, self-assembled monolayers, metal and metal oxide thin films. In particular, it was shown that the modification of the surface of the array of SiNWs with noble metals led to an increase in the sensitivity of the hydrogen sensor by 80%. Modification of formaldehyde sensor using reduced graphene oxide resulted in an improvement of sensor sensitivity by more than 2 times. The influence of SiNWs synthesis parameters on sensor performance characteristics was also determined. In particular, it was shown that increasing of SiNWs width from 20–30 nm to 500–600 nm led to an increase in the sensitivity of humidity sensor from 4.5 to 7.5%. Increasing the etching time caused the synthesis of longer nanowires, which improved the sensitivity of carbon dioxide sensors from 0.6 to 2.5%. Dependences established in this work will make it possible to develop the production technology of various types of sensors based on silicon nanowires with high sensitivity, selectivity, stability and operation speed.

show abstract

Section: вступunclassified

Section: метало-стимульованеunclassified

Section: B сенсори температуриunclassified

See 2 more Smart Citations

Sensors Based on Nanoscale Silicon 1D Structures for Industrial, Environmental and Medical Monitoring

Linevych

Koval

2022

Microsyst., Electron. & Acoust.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…An additional leverage to control Si NSs is their agglomeration. Si NS bundling is of paramount relevance in many applications, from antireflective layers in photovoltaic cells to sensors , and from electronics to thermoelectric devices. , Concerning thermoelectrics, tip agglomeration introduces additional electrical contact resistances that are noxious to the device efficiency . Factors affecting tip bundling were then analyzed to either reduce or enhance its extent.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Self-Sustained Quasi-1D Silicon Nanostructures for Thermoelectric Applications

Giulio,

Puccio,

Magagna

et al. 2023

ACS Appl. Electron. Mater.

View full text Add to dashboard Cite

Silicon (Si) nanowires have garnered significant interest for their potential applications in Si-based thermoelectrics, primarily due to their low thermal conductivity. While there are several methods to obtain Si nanowires, their density has been a limiting factor, resulting in a low power density that can be achieved by thermoelectric generators. To address this limitation, metal-assisted chemical etching (MACE) has been developed, enabling the creation of high-density nanopillar “forests”. This technique overcomes the previous density constraints. However, Si nanopillars protrude from a bulk Si wafer, which adds its thermal and electric resistivity to those of nanopillars, ultimately reducing the overall power density that can be attained. In this paper, we demonstrate how precise control of pre- and post-MACE processing allows for the creation of fully self-sustained quasi-1D Si nanostructures. We additionally demonstrate that pre-MACE Si processing does not control nanopillar bundling; rather, it primarily determines their shape. This outcome is attributed to the formation of gas nanobubbles during the initial steps of MACE.

show abstract

Silicon 1D Structures for Resistive and Diode Temperature Sensors

2024

Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii

View full text Add to dashboard Cite

Silicon Diode Structures Based on Nanowires for Temperature Sensing Application

Cited by 8 publications

References 18 publications

Sensors Based on Nanoscale Silicon 1D Structures for Industrial, Environmental and Medical Monitoring

Sensors Based on Nanoscale Silicon 1D Structures for Industrial, Environmental and Medical Monitoring

Self-Sustained Quasi-1D Silicon Nanostructures for Thermoelectric Applications

Silicon 1D Structures for Resistive and Diode Temperature Sensors

Contact Info

Product

Resources

About