基于超薄有机微纳单晶晶体管的高灵敏H_2S气体传感器

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• 英文论文题名：Highly sensitive H_2S sensors based on ultrathin organic single-crystal microplate transistors
• 论文作者：赵晓丽 ; 童艳红 ; 汤庆鑫 ; 田宏坤 ; 刘益春
• 英文论文作者：Xiaoli Zhao ; Yanhong Tong ; Qingxin Tang ; Hongkun Tian ; Yichun Liu ; Key Laboratory of UV-Emitting Materials and Technology ; Northeast Normal University ; State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry ; Changchun Institute of Applied Chemistry ; Chinese Academy of Sciences
• 年：2016
• 作者机构：东北师范大学紫外光发射材料与技术教育部重点实验室;中国科学院长春应用化学研究所;
• 论文关键词：H_2S传感器 ; 超薄微米片 ; 有机单晶 ; 场效应晶体管
• 会议召开时间：2016-07-01
• 会议录名称：中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十一分会：π-共轭材料
• 语种：中文
• 分类号：TP212
• 学会代码：ZGHY
• 会议名称：中国化学会第30届学术年会
• 会议地点：中国辽宁大连
• 主办单位：中国化学会
• 学会名称：中国化学会
• 页数：1
• 文件大小：57k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

基于超薄Ph.5T2单晶微米片,我们实现了可以室温工作的高灵敏有机场效应H_2S气体传感器。在50 ppm的H_2S气体中,器件灵敏度高达1.2×10~6%,是目前探测H_2S灵敏度的最高值。对于H_2S气体传感器而言,此值非常高,比通常报道的半导体气体传感器高三个量级以上[1-3]。器件的响应和恢复时间分别为2 min和1 min,探测下限低至0.5 ppm。理论分析高灵敏度源于,超薄的Ph5T2微纳单晶片增加了气体分子与导电沟道的相互作用,结合场效应晶体管中的栅压具有放大源/漏电流作用,可在亚阈值区获得高灵敏度[4]。实现结果显示,Ph5T2是很好的气敏材料,成功构筑室温条件下,具有高灵敏度、低探测下限、快速响应及完全恢复特性的半导体场效应式气体传感器,显示了在气敏探测方面的应用前景。
Based on ultrathin dinaphtho[3,4-d:3',4'-d']benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene(Ph5T2) single-crystal microplates,the highly sensitive organic field-effect H_2S sensors are realized at room temperature.The response is as high as1.2×10~6%in 50 ppm H_2S.This value is extremely high for H_2S sensors,and is three orders of magnitude higher than that of the most reported semiconductor gas sensors[1-3].The response/recovery time is respectively as low as2 min and 1 min in 50 ppm H_2S.The detect limitation is as low as 0.5 ppm.The ultrathin single-crystal microplates provide direct and efficient ways for the analytes' activities within the conducting channel[4],and therefore mainly account for the improved sensing performance.The excellent sensing performance of ultrathin Ph5T2 single-crystal microplate transistors reveals the capacity of developing highly sensitive room-temperature sensors.

引文

[1]Yin,L.;Chen,D.;Zhang,H.;Shao,G.;Fan,B.;Zhang,R.;Shao,G.Mater.Chem.Phys.2014,148:1099.
    [2]Lee,I.;Choi,S.-J.;Park,K.-M.;Lee,S.S.;Choi,S.;Kim,I.-D.;Park,CO.Sens.Actuators B Chem.2014,197,300.
    [3]Li,X.;Jiang,Y;Xie,G.;Tai,H.;Sun,P.;Zhang,B.Sens.Actuators B Chem.2013,176,1191.
    [4]L.Li,P.Gao,M.Baumgarten,K.Mullen,N.Lu,H.Fuchs,L.Chi,Adv.Mater.2013,25,3419.