Memristor Effect in Ni/TiOx/p-Si/Ni and Ni/TiOx/p-Si/TiOx/Ni Heterojunctions

In present work we developed new memristive devices of sandwich-type Ni/TiOx/p-Si/Ni and planar one Ni/TiOx/p-Si/TiOx/Ni. A pinched hysteresis loop is observed for both device configurations and depends on supplementary illumination by UV/visual light. Besides classical model of migration of oxygen vacancies in titanium oxide we considers the impact of barrier modulation and recharging of surface states in TiOx/Si interface when voltage is applied to the structure in the dark or under illumination. The elaborated heterostructures show great potential as a low cost material for embedding memristive memory for large area electronics, compatible with Si CMOS process and can be managed by external illumination

Magnetic field impact on electrical properties of ZnSe-GaAs solid solutions

The influence of constant magnetic field on thermostimutated current, photoconductivity, and magnetic susceptibility of ZnSe-GaAs solid solutions were studied. It was shown that exposition in constant magnetic field results in the concentration decrease of electrically active deep traps. It leads to the change of mechanical and magnetic properties of ZnSe-GaAs solid solutions. Proposed was the healing mechanism based on inhomogeneous distribution of the magnetic susceptibility in crystal bulk and, therefore, the appearance of randomly distributed external magnetic fields. Interaction between magnetic moments results in appearance of “driving forces” promoting defect migration and their annihilation

Thin silicon solar cells with SiОх /SiNx Bragg mirror rear surface reflector

. Bragg reflectors consisting of sequence of dielectric layers with a quarter wavelengths optical thickness are promising to create solar cells of third generation. SiОх /SiNx Bragg mirror (BM) at the backside of textured multicrystalline silicon solar cells was fabricated by PECVD method. BM with 9 bi-layers was optimized for the maximum reflectivity within the wavelength range Δλ = 820...1110 nm. The maximum measured reflectivity is approximately 82 %. Measured reflectivity values were compared with the simulated ones by using the transfer matrix. Effect of parameters for pyramids of several types on the total reflectivity of BM deposited on textured silicon surface was simulated. Enhancement of light absorption and external quantum efficiency in the longwave part of the spectrum (λ > 940 nm) was observed, and it was explained as increase of the photon absorption length. The influence of BM on passivation of SC rear surface was explored. The cell back contact was formed by Al diffusion through BM to the μc-Si wafer and promoted by a pulsed laser. For SC with BM, the efficiency 13.75 % is obtained comparatively with efficiency 13.58 % for SC without BM

Electrophysical properties of meso-porous silicon free standing films modified with palladium

Resistivity and complex impedance voltage dependences for thick mesoporous silicon free layers were studied in this work. The asymmetrical by the sign of applied voltage experimental curves at low frequencies have been obtained. Modification of electrophysical properties due to introduction of palladium particles into the porous matrix is observed. Impedance change regularities during oxidation of the samples have been measured. The explanation of experimental results by asymmetrical distribution of charge carrier traps in the bulk of porous silicon has been suggested. Energy band diagrams and charge transfer mechanisms of these heterostructures are discussed

Histamine- and nicotine-stimulated modulations of mechanic activity of smooth muscles in gastrointestinal tract at the impact of nanosized TiO₂ material

Aim. To investigate the influence of titanium dioxide nanoparticles (TiO₂) on histamine-, nicotine- (acetylcholine-nicotine)-stimulated modulations of mechanical activity in smooth muscles of caecum and stomach of rats. Methods. Electronic scanning microscopy; zeta-potential estimation; the isometric tension recordings; pharmacological and kinetic analysis. Results. Relaxation of smooth muscles stripes (SMS) of caecum stimulated by 10–5 mol/l nicotine on the background of histamine contraction was not affected by TiO₂ (10–3 mg/ml); under the same conditions TiO₂ reinforced the histamine-induced contractions. The cumulative increase in TiO₂ concentration in the 10–6–10–4 mg/ml range was accompanied by inhibition of SMS contractions stimulated by histamine (10–5 mol/l) and nicotine (10–7 mol/l). Similar results were obtained on stomach SMS. The phase component of acetylcholine contraction modulated by nicotine was bound to be unaffected by TiO₂ whereas the tonic component was inhibited. Conclusions. The suspension of TiO₂ nanoparticles in conditions of cumulative effect modulates the mechanisms of neurotransmitter release from neurons of intramural plexuses of circular smooth muscle of the gastrointestinal tract which are activated by histamine and nicotine (10–7 mol/l).Мета. Дослідити дію нанорозмірного матеріалу діоксиду титану (TiO₂) на гістамін-, нікотин- (ацетилхолін-нікотин) -стимульовані модуляції механічної активності гладеньких м’язів caecum та шлунку щурів. Методи. Електронна скануюча мікроскопія; визначення дзета-потенціалу; реєстрація скоротливої активності в ізометричному режимі; фармакологічний і кінетичний аналіз. Результати. Встановлено, що викликане нікотином (10–5 моль/л) розслаблення гладеньком’язових смужок (ГМС) caecum на фоні гістамінової (10–5 моль/л) контрактури не чутливе до дії TiO₂ (10–3 мг/мл); за цих умов TiO₂ підсилював гістамінові скорочення. Кумулятивне збільшення концентрації TiO₂ (10–6–10–4 мг/мл) супроводжувалось пригніченням скорочень ГМС, викликаних гістаміном (10–5 моль/л) та нікотином у концентрації 10–7 моль/л. Аналогічні результати було одержано у дослідах на ГМС шлунку. Встановлено, що фазний компонент ацетилхолінового скорочення, модульованого нікотином, не чутливий до дії TiO₂, тоді як тонічний – пригнічується. Висновки. Суспензія наночастинок TiO₂ за умов кумулятивної дії модулює активовані гістаміном та на його фоні – нікотином (10–7 моль/л) механізми вивільнення нейромедіаторів з нейронів інтрамурального нервового плетива кільцевих гладеньких м’язів шлунково-кишкового тракту.Цель. Исследовать действие наноразмерного материала диоксида титана (TiO₂) на гистамин-, никотин- (ацетилхолин-никотин) -стимулированные модуляции механической активности гладких мышц caecum и желудка крыс. Методы. Электронная сканирующая микроскопия; определение дзета-потенциала; регистрация сократительной активности в изометрическом режиме; фармакологический и кинетический анализ. Результаты. Установлено, что вызванное никотином (10–5 моль/л) расслабление гладкомышечных полосок (ГМП) caecum на фоне гистаминовой (10–5 моль/л) контрактуры не чувствительно к действию TiO₂ (10–3 мг/мл); за этих условий TiO₂ усиливал гистаминовые сокращения. Кумулятивное увеличение концентрации TiO₂ (10–6–10–4 мг/мл) сопровождалось угнетением сокращений ГМП, вызванных гистамином (10–5 моль/л) и никотином в концентрации 10–7 моль/л. Аналогичные результаты было получено в опытах на ГМП желудка. Установлено, что фазный компонент ацетилхолинового сокращения, модулированного никотином, не чувствительный к действию TiO₂, тогда как тонический – угнетается. Выводы. Суспензия наночастиц TiO₂ при условии кумулятивного действия модулирует активированные гистамином и на его фоне – никотином (10–7 моль/л) механизмы высвобождения нейромедиаторов с нейронов интрамурального нервного плетения кольцевых гладких мышц желудочно-кишечного тракта

Застосування гармонічного аналізу та методу головних компонент до розрізнення адсорбатів за допомогою газочутливої гетероструктури ITO/наноструктурований TiO2

Швидке перетворення Фур’є та метод головних компонент були успішно застосовані для реалізації селективного методу розрізнення адсорбатів за допомогою спектрального аналізу імпульсів струму крізь газочутливу гетероструктуру ITO/наноструктурований TiO2 при прикладанні до неї синусоїдальної змінної напруги. Новий метод продемонстрував добре розділення сенсорних відгуків для адсорбції молекул води, аміаку, етанолу та ізопропанолу при послідовному уведенні аналітів, а також задовільне розділення у випадку введення метанолу, етанолу та ізопропанолу навіть у довільному порядку. Порівняння графіків рахунків та епюр імпульсів струму, отриманих за різних частот тестового сигналу та побудованих за різними наборами гармонічних складових, що використовувалися як вхідні дані для методу головних компонент, дозволило знайти оптимальні умови реалізації методики з точки зору селективності та виявило базовий фактор, що зумовлює речовинно-залежні зміни у гармонічному спектрі імпульсів струму. Ми вважаємо, що речовинно-залежні зміни форми імпульсів струму є наслідком процесів перезарядження електронних та/або діркових пасток, спричинених взаємодією молекул адсорбату із поверхнею структури та їх дифузією углиб поруватого шару TiO2.Fast Fourier transform (FFT) and principal component analysis (PCA) were successfully applied to realize a selective technique of adsorbate discrimination by spectral analysis of the waveforms of current through a gas-sensitive ITO/nanostructured TiO2 heterojunction when a sinusoidal alternating voltage is applied to it. The novel technique shows good differentiation of sensor responses for adsorption of water, ammonia, ethanol and isopropanol molecules with sequential injection of analytes and fair differentiation of methanol, ethanol and isopropanol adsorption even for random injection of analytes. Comparison of the score plots and current epures obtained at various frequencies of the probing signal and various sets of harmonics used as source data for PCA allowed to find the optimal measurement conditions in terms of selectivity and reveal the basic factor, which predetermines substance-dependent variations in the harmonic spectrum of current waveforms. It is considered that substance-dependent changes in the shape of current waveforms are due to the processes of recharging of electron and/or hole traps caused by the interaction of adsorbed molecules with the surface of the structure and their diffusion deep into the porous TiO2 layer

Impedance spectroscopy of composites based on porous silicon and silica aerogel for sensor applications

Electrophysical and optical properties of heterogeneous composite systems based on nanosilicon (nc–Si) and silica aerogel (SiOx) powders have been investigated using impedance spectroscopy and FTIR spectroscopy methods. In FTIR transmittance spectra the presence of vibration modes of hydroxyl groups covering the internal surface of SiOx matrix as well as associated Si–OH groups has been revealed that should determine the sensing behavior of considered composites mainly under water treating. Based on impedance measurements possible mechanisms of charge carrier transport have been proposed. It was shown that the main process in carrier transport of pressed SiOx/nc–Si composite structures is the percolation tunneling of charge carriers through the silicon nanoclusters system. The dynamic interaction of composite structures with water molecules and pure ethyl alcohol has been investigated. It was revealed that desorption kinetics of SiOx/nc–Si nanocomposites are characterized by higher desorption rate compared to SiOx samples. The relative change of resistance value under water treating ΔR/R ≅ 0.99 was almost similar for all investigated samples that confirmed the crucial role of oxide matrix in adsorption-desorption processes of considered composite structures. It was concluded that such sensing behavior could be utilized for construction the chemical sensors of humidity and alcohol based on porous SiOx and SiOx/nc–Si nanocomposites

Monitoring of melamine contamination in fat watery milk by the photoluminescence analysis

International audienc

Застосування кремнієвої структури з глибоким бар'єром для виявлення солей хлорної кислоти

У роботі розглянуто можливість виявлення солей соляної кислоти за допомогою кремнієвих сенсорних структур з фотоелектричним принципом перетворення. Запропоновані структури реалізують принцип перетворення, що відрізняється від принципу, який застосовано у відомих структурах типу LAPS (потенціометричний сенсор із світловою адресацією). Основою таких пристроїв є "глибока" кремнієва бар'єрна структура. У запропонованій схемі сигналом датчика є фотострум через бар'єрну структуру, індукований світлом із області сильного поглинання кремнію. Це дозволяє отримувати максимальні зміни фотоструму внаслідок зміни швидкості рекомбінації на робочій поверхні. Слід зазначити, що запропонована структура дозволяє більш просту технічну реалізацію, ніж структури LAPS. Експериментально досліджено декілька аналітів (хлоридів), які містять метали з різною відносною електронегативністю (Fe, Zn та Al). Експериментально показано, що залежність фотоструму від напруги поляризації (напруга, яка змінює приповерхневий вигин зон) є інформативною для виявлення таких аналітів. В рамках моделі Стівенсона-Кейса отримані результати можна пояснити якісно. Основною причиною, яка дозволяє виявлення таких аналітів, є вплив локального електростатичного поля адсорбованих іонів на параметри рекомбінації поверхні кремнію.The possibility of the detection of hydrochloric acid salts by silicon sensory structures with photovoltaic principle of transformation has been considered in this work. The proposed structures realize transducer principle that differs from the well-known conventional LAPS (light-addressable potentiometric sensors). The basis of such devices is a "deep" barrier silicon structure. In the proposed scheme, the sensor signal is the photocurrent through the barrier structure induced by light in the range of high absorption. It allows receiving maximum changes of photocurrent due to changes of recombination rate on working surface. It should be noted that the proposed structure allows simpler technical realization than conventional LAPS. Several analytes (chlorides), containing different metals with various relative electronegativity (Fe, Zn and Al), were experimentally investigated. It has been experimentally shown that dependences of photocurrent on polarization voltage (the voltage that changes the surface band bending) is very informative for the detection of such analytes. Within the framework of the Stevenson-Keyes model, the obtained results can be explained qualitatively. The principal reason allowing the detection is the influence of the local electrostatic field of adsorbed ions on the recombination parameters of the silicon surface

Reduced graphene oxide obtained by spray pyrolis technique for gas sensing

Graphene oxide films were formed using the ultrasonic spray coating method and studied with micro-Raman spectroscopy, atomic force microscopy, and electrical dynamic response of resistance measurements. Effect of different gases (water vapor, ethanol, acetone, ammonia, and isopropyl) on the dynamic response of resistance of the Au / graphene oxide / Au structure has been studied. The dynamic response shows that adsorption of all mentioned gases results in increase of the resistance. For ethanol, acetone and isopropyl adsorption and desorption cycles are almost identical. At the same time, in the case of water vapor and ammonia the cycle of desorption is very week, especially for the former, which attests different mechanisms of adsorption/desorption processes regarding to ethanol, acetone and isopropyl. The mechanisms of studied vapors adsorption/desorption are proposed