GaNマイクロカンチレバーのプラズモニック信号増強を用いたHとNHの光音響検出

Photoacoustic Detection of H and NH Using Plasmonic Signal Enhancement in GaN Microcantilevers.

• Digangana Khan
• Hongmei Li
• Ferhat Bayram
• Durga Gajula
• Goutam Koley

抄録

Pt及びPdコートしたGaN圧電振動型マイクロカンチレバーのプラズモニック励起によるH及びNHの光音響(PA)検出を520nmのパルスレーザー照明を用いて調べた。1nmのPtとPdナノ粒子(NP)を蒸着したカンチレバーデバイスのセンシング性能を比較したところ、Pdコーティングしたセンサーデバイスは、Ptコーティングしたデバイスと比較して、検出限界が低く、S/N比(SNR)が優れており、一貫して優れたセンシング性能を示した。2つの機能化層の中で、Pd被覆デバイスはHのみに反応し、NHには反応しなかったが、Pt被覆デバイスはHとNHの両方に繰り返し反応することがわかり、前者の方が還元性ガス間の選択的な検出が可能であることが明らかになった。また、デバイスのバイアス条件を最適化することで、センサの検出感度を向上させることができた。

Photoacoustic (PA) detection of H and NH using plasmonic excitation in Pt- and Pd-decorated GaN piezotransistive microcantilevers were investigated using pulsed 520-nm laser illumination. The sensing performances of 1-nm Pt and Pd nanoparticle (NP) deposited cantilever devices were compared, of which the Pd-coated sensor devices exhibited consistently better sensing performance, with lower limit of detection and superior signal-to-noise ratio (SNR) values, compared to the Pt-coated devices. Among the two functionalization layers, Pd-coated devices were found to respond only to H exposure and not to NH, while Pt-coated devices exhibited repeatable response to both H and NH exposures, highlighting the potential of the former in performing selective detection between these reducing gases. Optimization of the device-biasing conditions were found to enhance the detection sensitivity of the sensors.