超灵敏气体传感器

2018-11-8 15:54:35

2239 气体传感器石墨烯

据麦姆斯咨询报道，Fujitsu Laboratories公司近日宣布基于石墨烯的新型原理，开发出了全球首款超灵敏气体传感器，石墨烯是一种碳原子排布形成厚度仅为一个原子的准二维材料。

该研究成果为开发能够快速、灵敏地监测特定气体组份的紧凑型仪器开辟了道路，可应用于探测大气污染，或人体呼吸中的有机衍生气体。

Fujitsu Laboratories公司开发的这种新型气体传感器利用了一种新的传感原理，其硅晶体管的绝缘栅部分由石墨烯取代。该传感器能够探测浓度低于10 ppb（十亿分之一）的NO2（二氧化氮）和NH3（氨气）；其对于NO2的灵敏度更是提高了十余倍，探测浓度低于1 ppb。

新开发的石墨烯绝缘栅传感器示意图（左），以及传感器产品的扫描电镜显微照片（右）

当气体分子附着在石墨烯上时，改变了石墨烯的功函数（work function），其结果引起了硅晶体管的阈值变化。这就是该传感器的感测原理。当气体分子从石墨烯层脱离后，石墨烯又会恢复其原始状态。

该技术预计能够实现空气质量的实时监测，而这之前，根据所测量气体的不同，甚至可能需要花费数十个小时的时间。该技术也将简化人体呼吸的气体组份监测，从而用于疾病的快速发现。

该技术的详细内容公布于2016年12月3日在美国旧金山开幕的2016 IEEE国际电子器件会议上。

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