石墨烯及硒化鎵納米片氣體傳感器研究.pdf

1、發(fā)展應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的高靈敏、快速響應(yīng)的新型傳感器對(duì)生活環(huán)境監(jiān)測(cè)、人們的身體健康保護(hù)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(duì)氣體具有良好的吸附性能,并且它們的電學(xué)性能對(duì)外部都具有較靈敏的響應(yīng),所以,這兩種材料都可以應(yīng)用于構(gòu)筑靈敏度高的新型氣體傳感器。構(gòu)筑器件的石墨烯有還原氧化石墨烯(rGO)和化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備的石墨烯。氧化石墨烯主要應(yīng)用于制備電阻式氣體傳感器,而CVD石墨烯應(yīng)用于

2、制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)氣體傳感器。本碩士論文研究?jī)?nèi)容包括:石墨烯電阻傳感器和FET傳感器對(duì)氨氣的響應(yīng);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F(xiàn)ET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(guò)對(duì)石墨烯與硒化鎵傳感器做了一系列研究工作,主要?jiǎng)?chuàng)新性研究結(jié)果如下:
　　1、發(fā)展了一種基于軟印刷納米技術(shù)批量構(gòu)筑石墨烯氣體傳感器新方法。采用軟印刷方法,構(gòu)筑高度取向的石墨烯微米帶。石墨

3、烯微米帶的厚度可調(diào),一般在1～10nm,寬度為10～20um,長(zhǎng)度可達(dá)厘米級(jí)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(cè)限達(dá)到了10ppm,其最大可檢測(cè)濃度達(dá)到了38％,因此檢測(cè)氨氣的濃度范圍很寬。當(dāng)升高溫度會(huì)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(guò)與未摻雜的石墨烯器件對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)氮摻雜可以提高對(duì)氫氣的傳感性能。
　　4、研究了基于CVD石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)氣體傳感器。以氨氣為例,發(fā)現(xiàn)器件吸附氨氣后載流子濃度會(huì)有明顯變化,當(dāng)器件暴露在1%氨氣中時(shí),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(duì)氫氣有靈敏響應(yīng),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F(xiàn)ET的新型傳感器。該傳感器電學(xué)性能對(duì)外部氣體