MoS2纳米片在气体传感器的应用

为了克服传统半导体气体传感器低功耗与集成化技术不足,华中科技大学研究者构建了硫化铅(PbS)量子点/硫化钼纳米片(MoS2纳米片)低维半导体复合结构,它能使所制备的传感器的灵敏度更高、响应恢复速度更快和选择性更好。

MoS2纳米片在气体传感器的应用图片

作为支撑新一代物联网和人工智能技术发展的必需器件之一,气体传感器能实现易燃易爆、有毒有害气体的现场快速检测与实时监测,所以应用在工业生产、环境保护、公共安全等众多领域。

不过,传统氧化物半导体气体传感器的使用非常麻烦,即需要采用高温加热的方式,提供发生化学反应和建立化学平衡所需的活化能,以获得足够高的检测灵敏度和快速响应、恢复速度。为了降低传统传感器的工作温度,低维度纳米材料的开发已成为当前亟需解决的问题之一。

以MoS2纳米片为代表的二维层状半导体具有优异的电学特性和光电性能,是新型纳米电子与光电子器件研究领域的热点材料。针对MoS2半导体材料边缘活性位点数量有限的问题,华中科技大学研究者提出利用零维半导体量子点表面大量悬挂键提供气体吸附活性位点,对二维层状半导体气体传感器进行增敏的策略。采用低温溶液法构建出PbS量子点/MoS2纳米片低维半导体复合结构,在室温空气条件下旋涂成膜制备气体传感器。

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研究表明,PbS量子点/MoS2纳米片复合结构有效结合了量子点活性位点丰富和MoS2迁移率相对较高的特点,室温气敏效应显著;同时,传感器制备方法及工艺条件温和,利于在实际器件中充分发挥出低维复合半导体结构比表面积大的优势,从而提高室温气敏性能。

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