نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی برق دانشگاه علامه محدث نوری

2 استادیار دانشکده مهندسی برق دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره)

چکیده

حسگرهای گازی به طور کلی وظیفه جذب و تشخیص مولکول‌های گازی روی یک ماده حساس می‌باشد که در این مقاله حسگرهای گازی بر پایه گرافن با استفاده از روش‌های نانونوار گرافنی نوع زیگزاگ و نوع آرمچیر بدون اعمال گاز و با اعمال گاز در نرم‌افزار ATK شبیه‌سازی و مورد تحلیل قرار خواهد گرفت. با توجه به داشتن منحنی مشخصه الکترونیکی حسگرهای گازی از جمله منحنی ولتاژ-جریان و نمودار باند عبور می‌توان مولکول‌های سمی موجود بر روی حسگر گرافنی را تشخیص داد. مولکول سمی انتخابی در این مقاله، گوگرد دی اکسید است که یکی از گازهای سمی شناخته شده و به صورت یک ترکیب شیمیایی به شکل گاز در دمای اتاق با فرمول شیمیایی است. در این روش ابتدا گرافن به روش شیمیایی هم نهاده شده و نوارهای گرافن روی الکترودهای شانه‌ای پوشش داده شده که با استفاده از عوامل شیمیایی که در این مقااله آلومینیم می‌باشد احیا می‌شود. با تزریق ناخالصی‌هایی از جمله کروم و گاز بر روی نوارهای گرافن در نانونوار گرافنی نوع زیگزاگ و و نوع آرمچیر و با بررسی نتایج شبیه‌سازی‌های انجام شده می‌توان حساسیت بالای نانونوار گرافنی نوع آرمچیر را نسبت به نوع زیگزاگ جهت تشخیص گاز مذکور مشاهده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design and simulation of graphene sensors to detect toxic gases

نویسندگان [English]

  • Zh Habibi 1
  • M. R Soheilifar 2

1 Master of Science (MSc), Faculty of Electrical Engineering

2 Faculty of Electrical Engineering, Imam Khomeini University, Noshahr

چکیده [English]

Gas sensors generally have the task of absorbing and detecting gas molecules on a sensitive material that in this paper, using zigzag type graphene nanotubes and Armchair type without applying gas and applying gas, will be simulated and analyzed using ATK software. Due to the characteristic electronic gas sensor including the voltage-current characteristic can detect the toxic molecules found in the tissues of the body. Selective toxic molecule In this article is Sulfur dioxide which is one of the known toxic gases and as a chemical compound in the form of gas at room temperature with the chemical formula SO2. By studying the results of simulations, can see the high sensitivity of the graphene nano-type armchair type than the zigzag type to detect the gas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene
  • sensor
  • Nanotubes
  • Zigzag
  • Armchairs

[1] Hao, T., and Chiang, K. S., “Graphene-Based Ammonia-Gas Sensor Using In-Fiber Mach-Zehnder Interferometer,” IEEE Photonics Technology Letters, Vol.29, No.23, 2017.

[2] Jiao Y., C. W. Young, S. Yang, S. Oren, H. Ceylan, S. Kim, K. Gopalakrishnan, P. C. Taylor, and L. Dong, “Wearable Graphene Sensors With Microfluidic Liquid Metal Wiring for Structural Health Monitoring and Human Body Motion Sensing,” IEEE Sensors Journal, Vol.16, No.22, 2016.

[3] Moldovan, O., Iñiguez, B., Jamal Deen M., and Luis Marsal, F., “Graphene Electronic Sensors–Review of Recent Developments and Future Challenges,” IET Circuits Devices Syst, Vol.96, pp.446–453, 2015.

[4] Stephanie, A., and Hooker, S., “Nanotechnology Advantages Applied to Gas Sensor Development,” The Nanoparticles Conference Proceedings, Vol.63, pp.104-153, 2002.

[5] Han, J., and Ma, J., “One-Step Synthesis of Graphene Oxide–Thionine–Au Nanocomposites and its Application for Electrochemical Immunosensing,” Biosens. Bioelectron, Vol.47, pp.243–247, 2013.

[6] Mohammad A. A., Mark M.C., Jimmy C.M. Chen, and Chung-Tse M.W., “Microwave Gas Sensor based on Graphene-loaded Substrate Integrated Waveguide Cavity Resonator,” IEEE, Vol.16, 2016.

[7] Sanchez, V.C., Jachak, A., and Hurt, R.H., “Biological Interactions of Graphene-Family Nanomaterials,” An Interdisciplinary Review, Vol.25, pp.15–34, 2012.

[8] Park, J., Yang, H., Park, K.S., Lee, E.K., Chem, J. “Effects of Nonmagnetic Impurities on the Spin Transport Property of a Graphene Nanoribbon Device Phys,” Chemical Phiysics, Vol.130, pp.1-7, 2009.

[9] Shao, L., Guangde Chen Y., Honggang, Y., HaiboNiu, N., YelongWu, W., Zhu Y., and Ding B., “Sulfur Dioxide Molecule Sensors based on Zigzag Graphene Nanoribbons with and Without Cr Dopant,” Physics Letters, Vol.378, pp.667–671, 2014.