二維過渡金屬硫族化合物納米異質結氣體傳感器研究進展

摘要：二維過渡金屬硫族化合物(2D TMDs)在氣體傳感方向的應用中具有顯著的"先天"優勢,表現出如靈敏度高、響應速度快、能耗低以及能在室溫下工作等諸多優點.相對單一的2D TMDs而言,基于2D TMDs納米異質結的氣體傳感器展現出更加優越的氣體傳感性能.本文將系統總結2D TMDs納米異質結氣體傳感器的研究進展,尤其是2D TMDs與金屬氧化物、金屬硫化物、碳基納米材料以及量子點之間形成的納米異質結設計、構效關系以及傳感機理等關鍵科學問題.傳感材料和傳感機制上的創新對提升傳感性能并拓展傳感功能具有重要的科學意義.通過對納米異質結氣敏機理的深入探究,有望實現納米異質結結構的人為設計和可控制備,提高室溫下對目標氣體的高靈敏選擇性識別和檢測.在納米異質結的結構設計上,以TMDs材料為導電主體,在其表面生長各種納米結構,通過對納米異質結表面酸堿性、功函數、氣體分子極性以及納米異質結與氣體分子之間的氧化還原反應性質進行調控,來構筑基于TMDs的納米異質結.此外,控制負載在二維TMDs上納米顆粒尺寸小于兩倍電子耗盡層厚度,充分發揮納米顆粒量子限域效應,以納米顆粒充當傳感的"天線分子"或"探針分子",實現對目標氣體分子的高靈敏選擇性識別和檢測.