空気質ガスセンサーのための金属酸化物半導体ナノ材料：動作原理、性能、および合成技術

空気質監視の要求に応えるためには、ガス状汚染物質の濃度をppbおよびpptレベルまで測定できるセンサーが必要であり、高感度、選択性、および短い応答/回復時間を示さなければなりません。さまざまなセンサータイプの中で、金属酸化物半導体（MOS）を使用するセンサーは、製造が容易で安価に行え、広範なターゲットガスの濃度を測定するように設計できるため、大いに期待されています。MOSセンサーは、センサー材料の表面にターゲットガス分子が吸着し、導電帯からの電子が捕捉され、その結果として導電性に影響を与えることに基づいています。そのシンプルさや製造の容易さにもかかわらず、MOSガスセンサーは、検出限界（LOD；一般的にppm範囲にある）や感度および選択性の低さに制限されています。LODと感度は原理的にMOSをナノ構造化することで解決でき、その結果、ポロシティと表面積対体積比を増加させることができ、一方、選択性は化学組成を調整することでカスタマイズできます。本論文では、化学抵抗材料を使用したMOSのナノ構造化のための利用可能な技術の批判的レビューを提供し、それらが最終的なガスセンサーに求められる特性を付与するためにどのように使用できるかについて議論します。まず、化学抵抗センサーの動作原理とその性能を定義する重要な材料特性について説明します。論文の主要部分は、ガスセンサーで使用するためのナノ構造化MOSの合成法に焦点を当てています。最後に、現在のニーズに対応し、空気質監視の要求を満たすためにセンサーの性能を改善するための視点を提供します。