气体传感器

我们介绍了一种基于金属氧化物半导体增强传感器传感性能的新方法。我们采用水热法合成了In掺杂ZnO量子点( IZO QDs )，并用聚二甲基硅氧烷( PDMS )模具制备了线型IZO QD层。另外进行水热生长，在花纹表面生成ZnO纳米柱( NCs )。因此，制备了生长0.5   h ( NC ( 0.5   h ) / Line )和4   h ( NC ( 4   h ) / Line )的滴铸和线纹传感器和线纹样品。在这4种不同的传感器中，NC ( 0.5   h ) / Line传感器表现出2.6万的优良响应，对10   ppm丙酮的快速响应时间小于1   s。此外，丙酮的检出限约为0.1   ppm，经过重复性试验，其电阻几乎不变。UV-vis和X射线光电子能谱分析表明，NC ( 0.5   h ) / Line的超常传感特性主要是由于该传感器具有最大的光能和最高的氧空位比。另一方面，NC ( 4 h ) / Line传感器显示了4个传感器的最低响应。在NCs的长期生长过程中，材料表面产生OH基团，形成Zn ( OH ) 2 NCs代替ZnO NCs，导致载流子浓度和活性位大幅度下降。总之，我们通过构造特殊的形貌，研制了高灵敏度的丙酮传感器。

利用In掺杂ZnO ( IZO )量子点( QD )种子层的厚度对比，已经证明了ZnO纳米棒( NRs )的选择性生长。采用IZO QD作为种子层，使ZnO纳米棒在聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET )、聚二甲基硅氧烷( PDMS )等软基片上直接生长，种子层随退火温度的不同呈现不同的晶粒尺寸：随着退火温度的升高，种子晶粒尺寸也相应增大。有趣的是，人们发现ZnO NRs的水热生长依赖于种子晶粒尺寸：晶粒较大的种子样品相对于晶粒较小的种子样品表现出更早的开始生长。在不同厚度的种子层上生长ZnO NRs时，由于种子晶粒尺寸的不同，同样的生长行为也被发现。为了更好地利用所观察到的生长行为，采用软光刻技术对IZO量子点种子层进行了图形化处理，使其形成周期性的薄/厚交替区域。在这种图形化的种子表面上，薄的区域比厚的区域表现出更早的NRs生长开始，使得ZnO NRs在空间上具有选择性生长。应用于丙酮气体传感器时，选择性生长的样品表现出比非选择性生长的样品更好的性能。空气中的低电阻，由于化学吸附氧量的增加，已被发现是造成非选择性生长样品的传感器性能较差的原因。

我们介绍了一种基于金属氧化物半导体增强传感器传感性能的新方法。我们采用水热法合成了In掺杂ZnO量子点( IZO QDs )，并用聚二甲基硅氧烷( PDMS )模具制备了线型IZO QD层。另外进行水热生长，在花纹表面生成ZnO纳米柱( NCs )。因此，制备了生长0.5   h ( NC ( 0.5   h ) / Line )和4   h ( NC ( 4   h ) / Line )的滴铸和线纹传感器和线纹样品。在这4种不同的传感器中，NC ( 0.5   h ) / Line传感器表现出2.6万的优良响应，对10   ppm丙酮的快速响应时间小于1   s。此外，丙酮的检出限约为0.1   ppm，即使经过重复性试验，其电阻也几乎不变。UV-vis和X射线光电子能谱分析表明，NC ( 0.5 h ) / Line的超常传感特性主要是由于该传感器具有最大的光能和最高的氧空位比。另一方面，NC ( 4 h ) / Line传感器显示了4个传感器的最低响应。在NCs的长期生长过程中，材料表面产生OH基团，形成Zn ( OH ) 2 NCs代替ZnO NCs，导致载流子浓度和活性位大幅度下降。总之，我们通过构造特殊的形貌，研制了高灵敏度的丙酮传感器。