溶液法制备高灵敏、低功耗半导体电阻式气体传感器

【作者】 宋志龙； 李敏； 徐宋曼； 张文楷； 于浩雄； 刘欢；

【机构】 华中科技大学光学与电子信息学院；

【摘要】 以氧化锡（SnO₂）为代表的氧化物半导体电阻式气体传感器具有灵敏度高、响应快、成本低等优势,是一类实用化程度高、应用广泛的气体传感器,但其工作温度高（200-600℃）和选择性差等缺点阻碍了进一步的发展和应用。可溶液处理的胶体纳米材料具有高比表面积、物化特性灵活可调,以及优良的室温成膜等特性,是适于研制高灵敏、低功耗半导体气体传感器的理想材料。与单一材料相比,复合气敏材料可望能发挥各组分的特性及二者的协同效应,进一步提高气敏性能。本文利用石墨烯具有超大的比表面积、稳定的机械结构、较高的电子迁移率等特点,采用简单的水热法一步合成了SnO₂纳米线/还原氧化石墨烯（rGO）复合纳米材料,通过室温下旋涂成膜工艺,在预制有叉指银电极的氧化铝陶瓷片上制备出SnO₂/rGO薄膜,并利用Cu（NO₃）₂溶液对其进行表面处理,获得的SnO₂/rGO半导体气体传感器对低浓度H₂S气体具有较优的气敏性能,室温下对50ppm H₂S的响应（电阻比R_a/R_g）为8,响应和恢复时间分别为11s和117s,检测下限低至250ppb,与SnO₂纳米线半导体气体传感器相比性能有较大的提升,表明溶液法制备的纳米低维复合材料在高灵敏、低功耗半导体气体传感器方面有良好的发展前景。更多还原