為了克服傳統的半導體氣體傳感器在低功耗與集成化技術(shù)方面的不足,華中科技大學(xué)研究者構建了一種硫化鉛(PbS)量子點(diǎn)/硫化鉬納米片(MoS2納米片)低維半導體復合結構,它能使所研制的氣體傳感器的靈敏度更高,響應恢復速度更快,選擇性更好。
作為支撐新一代物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)發(fā)展的必需器件之一,氣體傳感器或氣體變送器能實(shí)現易燃易爆、有毒有害氣體的現場(chǎng)快速檢測與實(shí)時(shí)監測,所以廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、公共安全等眾多領(lǐng)域。
不過(guò),傳統氧化物半導體氣體傳感器的使用非常麻煩,即需要采用高溫加熱的方式,提供發(fā)生化學(xué)反應和建立化學(xué)平衡所需的活化能,以獲得足夠高的檢測靈敏度和快速響應、恢復速度。為了降低傳統傳感器的工作溫度,低維度納米材料的開(kāi)發(fā)已成為當前亟需解決的問(wèn)題之一。
以MoS2納米片為代表的二維層狀半導體具有優(yōu)異的電學(xué)特性和光電性能,是新型納米電子與光電子器件研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)材料。針對MoS2半導體材料邊緣活性位點(diǎn)數量有限的問(wèn)題,華中科技大學(xué)研究者提出利用零維半導體量子點(diǎn)表面大量懸掛鍵提供氣體吸附活性位點(diǎn),對二維層狀半導體氣體傳感器進(jìn)行增敏的策略。采用低溫溶液法構建出PbS量子點(diǎn)/MoS2納米片低維半導體復合結構,在室溫空氣條件下旋涂成膜制備氣體傳感器。
研究表明,PbS量子點(diǎn)/MoS2納米片復合結構有效結合了量子點(diǎn)活性位點(diǎn)豐富和MoS2遷移率相對較高的特點(diǎn),室溫氣敏效應顯著(zhù);同時(shí),傳感器制備方法及工藝條件溫和,利于在實(shí)際器件中充分發(fā)揮出低維復合半導體結構比表面積大的優(yōu)勢,從而提高室溫氣敏性能。
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