基于金属氧化物异质纳米线的场效应气体传感器研究

Field-effect gas sensor have attained great attention in gas sensing field due to their high response, working at room temperature, easy integration and independent multi-parameter. The key factor of development of new high-performance field-effect gas sensors is the selecting of the semiconductor channel layer. This project regard metal oxide hetero-nanowire as the research object, in order to build field-effect gas sensors based on metal oxide heterogeneous nanowires. Improve the selectivity of the devices in a multi-component similar gases by changing the component of the heterogeneous material and the electrical parameters of the field-effect device. At the same time by introducing the active group enhance the stability of the device in a complex environment. Through the implementation of this project, we can understand the relationship of the material component with the device performance, the structure of the device with the performance of the device. Then summarize the basic transport mechanism of the metal oxde heterogeneous nanowires field-effect gas sensor, which provide a scientific basis for the realization of practical value field-effect gas sensor.

场效应气体传感器相比于传统的电阻式器件，由于具有灵敏度高、室温工作、易于集成以及独立的多参数等优点在气体传感器领域受到人们广泛的关注。开发新型高性能场效应气体传感器的关键是其半导体沟道层即敏感材料的选择。本项目以金属氧化物异质纳米线为研究对象，以构建基于金属氧化物异质纳米线的场效应气体传感器为目标。通过异质材料组分的选择及场效应器件电学参数的改变增强器件在多组分相似气体中的选择性，同时利用活性基团的引入加强器件在复杂环境下的稳定性。通过本项目的实施，明确材料组分与器件性能、器件结构与器件性能之间的关系，建立金属氧化物异质纳米线场效应气体传感器敏感机理模型，为实现具有实用价值高性能的场效应气体传感器提供科学依据。

电阻式气体传感器面临的主要问题是在选择性差及其选择机制不明确等问题。本项目以金属氧化物异质纳米线为研究对象，以构建基于金属氧化物异质纳米线的场效应气体传感器为目标。采用液相合成方法，引入合适的异质基团，制备了一系列具有高催化活性的金属氧化物异质结构材料。开拓了一类制备异质结构材料的方法，并将上述具有高催化活性的金属氧化物纳米晶体材料作为敏感材料制作成电阻型以及场效应型半导体式气体传感器。重点研究 通过金属氧化物异质结构的表面调控，系统研究了不同类型的异质结构的气体传感器的传感器性能，建立敏感材料微观结构和性能的感知机理模型等。进一步地利用所研究材料，拓展了项目内容，研制出了高性能柔性气体以及多功能传感器，并整理、发表了一系列学术论文。