Te半导体纳米材料气体传感器研究进展

杨永超, 刘 玺, 刘继江, 刘志远, 刘 洋

(1.中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江 哈尔滨 150028；2.哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引 言

半导体材料作为气体传感器敏感材料得到广泛研究。其中,半导体金属氧化物材料是应用最为广泛的气体敏感材料,如日本费加罗公司基于SnO2敏感材料体系开发出多种气体检测传感器,该种传感器具有灵敏度高、成本低、使用方便等优点在环境气体检测领域取得应用。但金属氧化物半导体气体传感器需较高的工作温度(≥200 ℃),导致传感器功耗较大,限制了在一些领域的应用,如物联网、可穿戴设备等。

近些年,二维纳米材料作为气体敏感材料引起广泛的关注与研究,如石墨烯、过渡金属硫化物、磷烯、MXene等。二维纳米材料具有优异的物理、化学性能,特别是单层、少层的二维纳米材料具有高的比表面积,更多的活性表面与气体接触提升敏感特性,可有效降低工作温度。然而二维纳米材料作为气体敏感材料具有一定的局限性,如石墨烯、MXene带隙可调节能力差[1,2],磷烯缺乏环境稳定性[2],过渡金属硫化物敏感特性需要提升[3]。碲(Te)是一种范德瓦尔斯材料,独特晶体结构极易形成低维度的纳米结构材料,如纳米管、纳米棒、纳米针等一维纳米材料,也可形成层状结构的二维纳米材料[4]。Te具有高的载流子迁移率,可调节的能带结构和环境稳定等,优异的性能使其具有广泛应用前景,如能量器件、低功耗电子器件、光电器件和传感器等[5]。……