[論文レビュー] Temperature Sensors based on Semiconducting Oxides: An Overview

B. C. Yadav, Richa Srivastava+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2012

Electrical and Thermal Properties of Materials参考文献 45被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、化学的析出法を用いて合成されたナノ構造性ZnOおよびZnO-CuOナノコンポジットを用いた温度センシングのための半導体酸化物をレビューしている。616 MPaの圧力で成形されたペレットは、温度感受性および活性化エネルギーが測定された半導体的挙動を示し、結晶子径が45 nm（ZnO）および68 nm（ZnO-CuO）であるため、抵抗性温度センシング応用への応用可能性が示された。

ABSTRACT

Earlier studies show that organic and inorganic semiconducting materials are the most promising materials for use in temperature sensors. In this brief review, attention will be focused on temperature sensors and its applications in various fields. In addition, we have investigated the temperature sensing characteristics of nanostructured ZnO and ZnO-CuO nanocomposite. For this purpose, ZnO and ZnO-CuO nanocomposite were synthesized via chemical precipitation method. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction of sensing materials have also performed. The average crystallite size was 45 and 68 nm for ZnO and ZnO-CuO respectively. The pelletization of the synthesized powder was done using hydraulic pressing machine (MB Instrument, Delhi) under a pressure of 616 MPa at room ambient. This pellet was put within the Ag-Pellet-Ag electrode configuration for temperature sensing. Temperature sensitivities of above semiconducting oxides were calculated. Electrical properties of the materials establish the semiconducting nature of these sensing pellets. In addition, the activation energies of ZnO and ZnO-CuO nanocomposite were estimated.

研究の動機と目的

• ナノ構造性ZnOおよびZnO-CuOナノコンポジットの温度センシング性能を評価すること。
• 合成された半導体酸化物ペレットの電気的および構造的特性を調査すること。
• センシング応用のためのZnOおよびZnO-CuOの温度感受性および活性化エネルギーを特定すること。
• ペレットベースの電極構成を用いた抵抗性温度センサへの応用可能性を評価すること。

提案手法

• 化学的析出法を用いてZnOおよびZnO-CuOナノコンポジットを合成した。
• X線回折（XRD）および走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて結晶子径および表面形態を同定した。
• 大気条件下で616 MPaの圧力を用いた水圧プレス法によりペレットを成形した。
• 電気的測定を実施するためのAg-ペレット-Ag電極構成を組み立てた。
• 異なる温度における電気的抵抗率および温度感受性を測定した。
• 抵抗率と逆温度のアレニウスプロットから活性化エネルギーを算出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ZnOおよびZnO-CuOナノコンポジットの温度センシング特性はどのように比較されるか？
• RQ2 合成されたZnOおよびZnO-CuO材料の結晶子径および構造的品質は何か？
• RQ3 成形されたZnOおよびZnO-CuOペレットの温度感受性は何か？
• RQ4 ZnOおよびZnO-CuOナノコンポジットにおける伝導のための活性化エネルギーは何か？
• RQ5 これらの材料の半導体的挙動は、抵抗性温度センサに効果的に利用可能か？

主な発見

• 純粋なZnOの平均結晶子径は45 nm、ZnO-CuOナノコンポジットでは68 nmであった。
• 電気的測定により、ZnOおよびZnO-CuOペレットの両方が半導体的性質を示した。
• 温度感受性が定量的に評価され、抵抗性温度センシング応用への可能性が示された。
• 両材料の活性化エネルギーが推定され、伝導メカニズムの差異が反映された。
• Ag-ペレット-Ag構成により、センシングペレットの信頼性のある電気的特性評価が可能になった。
• 化学的析出法により、センサの製造に適したナノ構造材料が効果的に得られた。