Abstract Chemical sensors fabricated from porous silicon (PSi) for liquid organic analytes (ethanol, acetonitrile, methanol and acetone) are demonstrated, with an emphasis on the impact of the Ag electrical contact placement on sensor performance. Sensors with front side contact display larger shift in capacitance response (2–3 times more sensitive) compared to the backside sensor design as the solvents immediately interact with the pore openings before infiltration. Much slower response time (7–30 min range) for front side vs. (50–200 s scale range) for backside configuration is observed. Both sensor designs exhibit excellent solvent infiltration-evaporation reversible response, indicating no chemical reaction or surface modification occurred. The response time was in the order of ethanol > acetonitrile > methanol > acetone, which correlates well with the solvent vapor pressure. The capacitance shift in both sensor devices is likely related to the interface interaction, revealing a closer correlation with the dipole moments of solvents. This is supported by the photoluminescence quenching upon exposure to organic solvents, with a relative intensity decrease tracks with the dipole moment. The sensitivity remains sufficiently high during the repeated use, with excellent storage stability for backside contact. This comparative study suggests the viability of the current sensor structure and design particularly with backside contact for sensing of various chemical analytes with notably sensitivity and extremely rapid response.

中文翻译：

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具有正面和背面触点的介孔硅电传感器中的有机分析物灵敏度

摘要展示了由多孔硅 (PSi) 制造的用于液体有机分析物（乙醇、乙腈、甲醇和丙酮）的化学传感器，重点是 Ag 电触点位置对传感器性能的影响。与背面传感器设计相比，具有正面接触的传感器显示出更大的电容响应变化（灵敏度高 2-3 倍），因为溶剂在渗透之前立即与孔开口相互作用。观察到正面配置的响应时间（7-30 分钟范围）与背面配置的响应时间（50-200 秒范围）要慢得多。两种传感器设计都表现出优异的溶剂渗透-蒸发可逆响应，表明没有发生化学反应或表面改性。响应时间顺序为乙醇>乙腈>甲醇>丙酮，这与溶剂蒸气压密切相关。两个传感器设备中的电容变化可能与界面相互作用有关，揭示了与溶剂偶极矩的密切相关性。这是由暴露于有机溶剂时的光致发光淬灭支持的，相对强度随偶极矩下降。在重复使用过程中仍保持足够高的灵敏度，具有出色的背面接触储存稳定性。这项比较研究表明，当前传感器结构和设计的可行性，特别是背面接触，用于感测各种化学分析物，具有显着的灵敏度和极快的响应。揭示与溶剂的偶极矩更密切的相关性。这是由暴露于有机溶剂时的光致发光淬灭支持的，相对强度随偶极矩下降。在重复使用过程中仍保持足够高的灵敏度，具有出色的背面接触储存稳定性。这项比较研究表明，当前传感器结构和设计的可行性，特别是背面接触，用于感测各种化学分析物，具有显着的灵敏度和极快的响应。揭示与溶剂的偶极矩更密切的相关性。这是由暴露于有机溶剂时的光致发光淬灭支持的，相对强度随偶极矩下降。在重复使用过程中仍保持足够高的灵敏度，具有出色的背面接触储存稳定性。这项比较研究表明，当前传感器结构和设计的可行性，特别是背面接触，用于感测各种化学分析物，具有显着的灵敏度和极快的响应。具有出色的背面接触储存稳定性。这项比较研究表明，当前传感器结构和设计的可行性，特别是背面接触，用于感测各种化学分析物，具有显着的灵敏度和极快的响应。具有出色的背面接触储存稳定性。这项比较研究表明，当前传感器结构和设计的可行性，特别是背面接触，用于感测各种化学分析物，具有显着的灵敏度和极快的响应。