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研究制成高性能室温二氧化氮传感器

发布时间:2017-02-14 10:43:33   发布来源:中国特气网   打印本页
      随着环境问题日益严重,对污染气体的检测日益受到重视。尤其是在室温条件下检测气体一直都是气体检测中的难题。来自长春应用化学所的闫东航教授课题组利用超薄高有序异质结薄膜实现一种具有快速响应回复、好的稳定性的室温二氧化氮气体检测器件。该文章被刊登在Advanced Materials上。
      PTCDI-Ph和p-6P是两类不对二氧化氮敏感的材料,但通过合适的生长方法和不对称的异质结搭配实现了室温条件下对二氧化氮的检测。 PTCDI-Ph被p-6P外延生长后,生长行为发生重大转变,由树叶状晶体转变成条状晶体,堆积更好,表面更平滑,并形成更多的空隙。连续的条状晶体薄膜非常有利于载流子的传输,这使薄膜在很薄的情况下就可以达到较高的电导,更多的空隙有利于二氧化氮进出敏感膜,使吸附解吸附过程加快。另一方面, p-6P与PTCDI-Ph之间能够发生电荷转移,电子累计在PTCDI-Ph层中,空穴累计在p-6P层中,同时电子空穴会大量出现在异质结界面出。利用不对称结构(p-6P为5 nm,PTCDI-Ph只有1 nm约一个分子层),使电子在PTCDI-Ph层中的累计特别集中,密度很大,而PTCDI-Ph又在上层,测试电压为1V时,结对出现在异质结界面处电子空穴对很难分离,当强氧化性气体二氧化氮经过敏感膜时却会很方便的带走电子,交换电荷的过程在表面就可以完成,使响应回复快速完成。更可贵的是异质结器件在长期的稳定性可反复测量的可靠性上都有很好的表现。器件的相对响应强度随气体浓度的增加线性增加,器件一段时期内的测量表现出好的可重复性,使这类器件在低浓度的二氧化氮检测上应用成为可能。而进一步通过生长适量的VOPc,使VOPc与PTCDI-Ph构成另一组异质结构,电子进一步累计在PTCDI-Ph层中,使器件的敏感性提高五倍。这类器件克服了室温检测不回复的缺点,在室温条件下无需任何外界条件紧靠合适的异质结搭配就实现了对二氧化氮的检测,这表明除了寻找更加优秀的气敏材料外通过合适的器件加工方法也可以实现室温气体检测。
 文章来源:materialsviewschina
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