1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2026-31-5-507-515ONJAKT621.382Mатериалы электроникиGas-sensitive layers based on silver-modified zinc stannateГазочувствительные слои на основе модифицированного серебром станната цинкаШомахов Замир ВалериевичШомаховЗамир ВалериевичShomakhovZamir V.Zamir V. ShomakhovНалимова Светлана СергеевнаНалимоваСветлана СергеевнаNalimovaSvetlana S.Svetlana S. NalimovaРыбина Арина АлексеевнаРыбинаАрина АлексеевнаRybinaArina A.Arina A. RybinaБузовкин Сергей СергеевичБузовкинСергей СергеевичBuzovkinSergey S.Sergey S. BuzovkinБуй Конг ДоанБуйКонг ДоанBuiCong D.Cong D. BuiМошников Вячеслав АлексеевичМошниковВячеслав АлексеевичMoshnikovVyacheslav A.Vyacheslav A. MoshnikovКабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова, г. Нальчик, Россия; Институт информатики и проблем регионального управления – филиал Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук, г. Нальчик, РоссияСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), г. Санкт-Петербург, Россия07102026Том. 31 №5507515http://ivuz-e.ru/issues/5_2026/gazochuvstvitelnye_sloi_na_osnove_modifitsirovannogo_serebrom_stannata_tsinka/

Semiconductor gas sensors main advantage is related to lower operating temperatures compared to sensors based on binary metal oxides. An additional improvement in the semiconductor gas sensors characteristics can be achieved by modifying them with noble metal nanoparticles. In this work, zinc stannate and silver nanoparticles were synthesized by chemical coprecipitation. The surface morphology, phase and chemical composition of the synthesized powders were analyzed. The gas-sensitive properties were studied under the influence of volatile organic compounds. It was shown that zinc stannate powder is a ZnSnO3 compound. Silver modification was implemented using X-ray photoelectron spectroscopy. Gas-sensitive layers based on zinc stannate at 250 °C demonstrated a response to 1000 ppm of acetone equal to 7.1. After silver-based modification, the response to acetone decreases, while the response to alcohols (ethyl and isopropyl) increases significantly. Silver nanoparticle modification has proven to increase the response of the zinc stannate sensor layers to isopropyl alcohol by 20 times. The corresponding increase in response to ethanol is 16 times.

Основное преимущество полупроводниковых газовых сенсоров на основе станната цинка связано с уменьшением рабочих температур по сравнению с сенсорами на основе бинарных оксидов металлов. Дополнительное улучшение характеристик полупроводниковых газовых сенсоров может быть достигнуто за счет их модифицирования наночастицами благородных металлов. В работе проведено исследование наночастиц станната цинка и серебра, синтезированных методом химического соосаждения. Проанализированы морфология поверхности, фазовый и химический состав синтезированных порошков. Газочувствительные свойства исследованы при воздействии летучих органических соединений. Показано, что порошок станната цинка представляет собой соединение ZnSnO3. Модифицирование серебром доказано с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Газочувствительные слои на основе станната цинка при температуре 250 ºС продемонстрировали отклик к 1000 ppm ацетона, равный 7,1. После модифицирования станната цинка серебром отклик к ацетону уменьшается, а отклик к спиртам (этиловому и изопропиловому) увеличивается. Модифицирование наночастицами серебра позволяет увеличить отклик сенсорных слоев на основе станната цинка к изопропиловому спирту в 20 раз, к этанолу – в 16 раз.

станнат цинкахимическое соосаждениегазовый сенсорхимическая сенсибилизацияэлектронная сенсибилизацияzinc stannatechemical coprecipitationgas sensorchemical sensitizationelectronic sensitization Wang J., Wang R. Development of gas sensors and their applications in health safety, medical detection, and diagnosis. Chemosensors. 2025;13(5):190. https://doi.org/10.3390/chemosensors13050190Zhang X., Zhang J., Li C., Zhang X., Yun J., Cao D. A review on nanofiber-based composites for toxic and flammable gas sensing. Adv. Compos. Hybrid Mater. 2024;7:108. https://doi.org/10.1007/s42114-024-00922-6Goel N., Kunal K., Kushwaha A., Kumar M. Metal oxide semiconductors for gas sensing. Eng. Rep. 2023;5(6):e12604. https://doi.org/10.1002/eng2.12604Isaac N. A., Pikaar I., Biskos G. Metal oxide semiconducting nanomaterials for air quality gas sensors: Operating principles, performance, and synthesis techniques. Microchim. Acta. 2022;189:196. https://doi.org/10.1007/s00604-022-05254-0Sivaperuman K., Thomas A., Thangavel R., Thirumalaisamy L., Palanivel S., Pitchaimuthu S. et al. Binary and ternary metal oxide semiconductor thin films for effective gas sensing applications: A comprehensive review and future prospects. Prog. Mater. Sci. 2024;142:101222. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2023.101222Шомахов З. В., Налимова С. С., Гукетлов А. М., Кондратьев В. М., Мошников В. А. Управление свойствами адсорбционных центров при формировании газочувствительных структур смешанных оксидов. Изв. вузов. Электроника. 2024;29(1):7–18. https://10.24151/1561-5405-2024-29-1-7-18. EDN: VXLGAQ.Shomakhov Z. V., Nalimova S. S., Guketlov A. M., Kondratev V. M., Moshnikov V. A. Control of the properties of adsorption sites in the formation of gas-sensitive structures of mixed oxides. Russ. Microelectron. 2025;54:691–697. https://doi.org/10.1134/S1063739725700015Налимова С. С., Мошников В. А., Шомахов З. В., Кондратьев В. М. Газовые сенсоры на основе наноструктур двойных и тройных оксидных систем. Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2024;27(2):105–118. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2024-27-2-105-118. EDN: JRASCE.Nalimova S. S., Moshnikov V. A., Shomakhov Z. V., Kondratev V. M. Gas sensors based on nanostructures of binary and ternary oxide systems. Izv. vuzov Rossii. Radioelektronika = Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2024;27(2):105–118. (In Russ.). https://doi.org/10.32603/1993-8985-2024-27-2-105-118Usha P., Ramesh S., Jayamurugan P., Mariappan R. Temperature dependence and potential of nebulizer spray pyrolysis on zinc stannate (ZnSnO3) thin films for ammonia gas sensors. Sensing and Imaging. 2024;25:18. https://doi.org/10.1007/s11220-024-00468-3Li W., Yuan Q., Xia Z., Ma X., He L., Jin L. et al. ZnO quantum dots sensitized ZnSnO3 for highly formaldehyde sensing at a low temperature. Sens. Actuators B. 2024;400(A):134912. https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134912Chen C., Chen J., Wang Y., Han Z., Zeng W. Controllable construction of ZnSnO3 polyhedrons abundant in oxygen vacancies via cobalt doping and their acetone sensing performance. Talanta. 2025;293:128051. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2025.128051Sun C., Shao J., Wang Z., Liu H., Li Z., Zhang H. et al. CuO-sensitized amorphous ZnSnO3 hollow-rounded cubes for highly sensitive and selective H2S gas sensors. Sens. Actuators B. 2022;362:131799. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131799Zhang C., Liu K., Zheng Z., Debliquy M. Defect engineering of nanostructured ZnSnO3 for conductometric room temperature CO2 sensors. Sens. Actuators B. 2023;384:133628. https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133628Li Z., Xiong Y., Bi D., Liu Q., Yang C., Zhang J. Continuously improved gas-sensing performance of Zn2SnO4 porous octahedrons by structure evolution and further ZnSnO3 nanosheets decoration. J. Alloys Compd. 2022;901:163744. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.163744Xu J.-Y., Xu K.-C., He X.-X., Liao H.-L., Debliquy M., Liu Q.-Q., Zhang C. Interface engineering of ZnSnO3-based heterojunctions for room-temperature methanol monitoring. Rare Met. 2023;42:4153–4166. https://doi.org/10.1007/s12598-023-02344-7Ma X., Dong X., Li B., Zheng Q., Li R., Huang C. et al. Construction of amorphous ZnSnO3 micro/nanostructure material for low concentration n-pentanol detection. Ceram. Int. 2024;50(14):25122–25130. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.04.241Gao D.-H., Yu Q.-C., Kebeded M. A., Zhuang Y.-Y., Huang S., Jiao M.-Z., He X.-J. Advances in modification of metal and noble metal nanomaterials for metal oxide gas sensors: A review. Rare Met. 2025;44:1443–1496. https://doi.org/10.1007/s12598-024-03027-7Zhao H., Li J., She X., Chen Y., Wang M., Wang Y. et al. Oxygen vacancy-rich bimetallic Au@Pt core–shell nanosphere-functionalized electrospun ZnFe2O4 nanofibers for chemiresistive breath acetone detection. ACS Sens. 2024;9(4):2183–2193. https://doi.org/10.1021/acssensors.4c00382Шомахов З. В., Налимова С. С., Рыбина А. А., Бузовкин С. С., Буй К. Д., Мошников В. А. Газочувствительные свойства наночастиц ZnSnO3, модифицированных серебром. In: Интеллектуальные системы и микросистемная техника: сб. трудов Науч.-практ. конф. (Кабардино-Балкария, пос. Эльбрус, 30 янв. – 04 февр. 2025 г.). М.: МИЭТ; 2025, с. 115–123. EDN: ZLQVLD.Shomakhov Z. V., Nalimova S. S., Rybina A. A., Buzovkin S. S., Bui K. D., Moshnikov V. A. Gas-sensitive properties of silver-modified ZnSnO3 nanoparticles. In: Intellektualnyye sistemy i mikrosistemnaya tekhnika = Intelligent systems and microsystem engineering: proc. of the Res.-to-pract. conf. (Kabardino-Balkariya, Elbrus vge., Jan. 30 – Feb. 04, 2025). Moscow: MIET; 2025, pp. 115–123. (In Russ.).Nalimova S. S., Shomakhov Z. V., Kozodaev D. A., Rybina A. A., Buzovkin S. S., Bui C. D. et al. VOC gas sensors based on zinc stannate nanoparticles decorated with silver. Nanomaterials. 2024;14(24):1993. https://doi.org/10.3390/nano14241993