基于单根ZnO/CuO分级异质纳米结构的气敏传感器阵列研究

近年来，纳米材料及纳米科技的发展为半导体传感器敏感性能的提高带来了新的机遇。然而，因敏感材料普遍存在交叉敏感的特性，传感器的选择性却未得到很好改善。针对此关键问题，我们将纳米技术与传感器阵列技术相结合，提出了在单根纳米结构上构筑传感器阵列的新思想。在本项目中以气敏性ZnO和CuO为研究对象，探索多敏感单元集成的分级异质纳米结构可控制备方法；并在其单根纳米结构上构筑出以ZnO/CuO异质结、单组分ZnO和CuO为敏感单元的三个纳米传感器件，组成传感器阵列。通过研究异质结敏感单元的气敏特性以及异质结界面的微观结构，揭示其与待测气体分子相互作用的敏感机制；探索传感器阵列对不同待测气体的特征敏感响应，建立其选择性检测的理论依据。预期研究成果将为发展新型敏感材料，构筑高灵敏和高选择性的纳米传感器件提供新思路，对推动纳米传感技术的发展具有重要意义。

当前，纳米材料及纳米科技的发展为半导体气体传感器敏感性能提高带来了新的机遇。然而，因敏感材料固有的交叉敏感特性导致其选择性一直无法得到改善。本课题将纳米技术和传感器技术相结合，发展新型结构的纳米敏感材料并构筑纳米传感器件，通过系统研究其合成方法及其器件的电输运机制，为实现高灵敏和高选择性纳米传感器件的构建提供新思路。主要研究成果：以气敏性ZnO和CuO为对象，建立了多敏感单元集成的ZnO/CuO分级异质纳米结构可控制备方法；成功地构筑单根分级氧化物纳米结构器件及氧化物纳米结构的单个交叉结纳米器件，系统研究其电输运特性，揭示了半导体氧化纳米材料的敏感机制；在单根ZnO/CuO分级异质纳米结构上构筑出了单组分和异质结为敏感单元的三个纳米传感器件组成传感器阵列，探索了不同组份ZnO和CuO及ZnO/CuO异质纳米结构的传感器对有机挥发性气体的敏感响应，建立了其选择性检测的理论依据。