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超快,超灵敏的PtSe2气体传感器

2019-05-28

  来自爱尔兰都柏林三一学院的研究人员表明,PtSe2是一种研究较少的过渡金属二硫属化物,具有多种用途。特别是,PtSe2是一种优异的高性能气体传感器,其制造与硅片芯片兼容。

  来自德国锡根大学和奥地利维也纳大学的研究人员在爱尔兰都柏林三一学院的AMBER中心工作的石墨烯旗舰研究人员展示了使用硒化铂(PtSe 2)的超快和高灵敏度气体传感器。这种材料 - 过渡金属二硫化物(TMD) - 在纳米电子学的不同领域具有很大潜力,包括光电子学和传感学。这项研究发表在ACS Nano上,展示了PtSe 2在各种应用中的潜力,并将这种研究较少的材料作为进一步研究的优秀候选材料。

  使用金属转化方法产生新TMD,其中通过在400℃下在硒蒸气中的热辅助转化将薄铂膜转化为PtSe 2。PtSe 2现在加入了不断增长的稳定TMD类别。都柏林圣三一学院的Georg Duesberg是该研究的主要研究者。他说:“我们对材料进行了筛选研究,检查了几种不同的材料组合。金属的转化有助于寻找新材料,因为它很容易做到。在其他有效的组合中,许多立即被氧化,他们不稳定。我们非常幸运地找到了这种材料的最佳位置,并且能够大规模地合成它。“

  PtSe 2的一个优点是制造方法,其与硅芯片制造兼容。“我们种植PtSe 2在400°C下,这使其可能适用于所谓的后端生产线(BEOL)加工。这意味着它可以与现有的设备架构相结合,以增加新的功能,“都柏林圣三一学院的研究员Niall McEvoy表示,他进行了增长实验.BOLOL处理是在实际制造硅芯片的集成电路之后进行的,它是至关重要的是,温度低于450°C,以保持集成电路的功能。“这对于Flagship推向工业应用非常有意义,”Duesberg补充道,“这可能会在芯片上生长。您可以想象将这种材料用于物联网,传感器等。“

  为了证明新材料的可能应用,研究人员测试了其在检测NO 2方面的性能。“我们所有的本土材料都经过气体传感器测试.PtSe 2显示出优异的结果,高灵敏度,优异的响应时间和几乎完全恢复,”都柏林圣三一学院的研究员Kangho Lee表示,他进行了气体传感实验。吸附在PtSe 2表面上的气体分子改变其导电性,降低电阻。研究人员发现,PtSe 2具有极高的灵敏度,测得100 ppb NO 2在室温下。传感器对气体的响应也非常快 - 仅在几秒钟内检测到少量气体 - 并在惰性气氛恢复后一分钟内完全恢复。

  对于商业传感应用,传感器必须仅响应特定气体,以便可以监测环境条件的变化。McEvoy乐观地认为PtSe 2可以被处理以具有所需的选择性传感特性。“通过一些额外的加工步骤,以产生选择性,PtSe 2可能用于各种工业化学传感应用,”他说。选择性传感的潜在途径可能是添加对所选气体有响应的化学基团。

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