石墨烯及硒化鎵納米片氣體傳感器研究.pdf

1、發(fā)展應用于環(huán)境監(jiān)測的高靈敏、快速響應的新型傳感器對生活環(huán)境監(jiān)測、人們的身體健康保護具有重要的意義。石墨烯與硒化鎵納米片都是新型的二維功能材料,它們具有較大的比表面積使得對氣體具有良好的吸附性能,并且它們的電學性能對外部都具有較靈敏的響應,所以,這兩種材料都可以應用于構筑靈敏度高的新型氣體傳感器。構筑器件的石墨烯有還原氧化石墨烯(rGO)和化學氣相沉積法(CVD)制備的石墨烯。氧化石墨烯主要應用于制備電阻式氣體傳感器,而CVD石墨烯應用于

2、制備場效應晶體管(FET)氣體傳感器。本碩士論文研究內容包括:石墨烯電阻傳感器和FET傳感器對氨氣的響應;鈀(Pd)納米顆粒修飾的石墨烯氫氣傳感器;基于硒化鎵(GaSe)納米片FET的氨氣傳感器和Pd納米顆粒修飾的GaSe納米片的新型氫氣傳感器。通過對石墨烯與硒化鎵傳感器做了一系列研究工作,主要創(chuàng)新性研究結果如下:
　　1、發(fā)展了一種基于軟印刷納米技術批量構筑石墨烯氣體傳感器新方法。采用軟印刷方法,構筑高度取向的石墨烯微米帶。石墨

3、烯微米帶的厚度可調,一般在1～10nm,寬度為10～20um,長度可達厘米級別。然后采用掩膜板方法,在石墨烯微米帶上加工金屬電極。
　　2、研究了還原氧化石墨烯微米帶傳感器的傳感性能:氨氣最低檢測限達到了10ppm,其最大可檢測濃度達到了38％,因此檢測氨氣的濃度范圍很寬。當升高溫度會使傳感器的性能有所提高,這僅限于氨氣濃度在0.3%以下。
　　3、研究氮摻雜石墨烯修飾鈀納米顆粒和還原氧化石墨烯為敏感材料的新型氫氣傳感器。通

4、過與未摻雜的石墨烯器件對比研究發(fā)現,通過氮摻雜可以提高對氫氣的傳感性能。
　　4、研究了基于CVD石墨烯場效應晶體管(FET)氣體傳感器。以氨氣為例,發(fā)現器件吸附氨氣后載流子濃度會有明顯變化,當器件暴露在1%氨氣中時,其載流子濃度降低了3.73%。研究了鈀納米顆粒/CVD石墨烯FET傳感器對氫氣有靈敏響應,在1%的氫氣中其載流子濃度降低了8.77%。
　　5、發(fā)展基于硒化鎵納米片FET的新型傳感器。該傳感器電學性能對外部氣體