利用具有不同石墨烯-基底距离的器件增强 NH3 石墨烯传感器的响应
介观与纳米尺度物理
2018-03-29 v1
摘要
石墨烯(G)是一种具有卓越传感特性的二维材料。通常，石墨烯气体传感器以场效应晶体管结构制备在多种基底上。基底对传感器特性的作用尚未完全确立。为了进一步深入理解氨分子(NH3)与石墨烯器件之间的相互作用，我们报道了以 SiO2、滑石和六方氮化硼(hBN)三种基底支撑石墨烯的 NH3 石墨烯传感器的实验与理论研究。我们的结果表明，从 NH3 到石墨烯的电荷转移不仅取决于温度和气体浓度等外在参数，还取决于石墨烯片与基底之间的平均距离。我们发现，在三种基底中，石墨烯与 hBN 晶体之间的平均距离最小，并且基于 G/hBN 异质结构的石墨烯-氨气体传感器对 NH3 暴露表现出最快的恢复时间，且受潮湿或干燥空气环境的影响极小。此外，石墨烯-氨传感器对不同基底的依赖性表明，石墨烯传感器对 NH3 分子表现出两种不同的吸附过程：一种位于石墨烯表面顶部，另一种位于靠近基底的底侧。因此，我们的研究结果表明，基底工程对于开发基于石墨烯的气体传感器至关重要，并指明了实现更快传感器的额外途径。
引用
@article{arxiv.1803.10355,
title = {Enhancing the response of NH3 graphene-sensors by using devices with different graphene-substrate distances},
author = {A. R. Cadore and E. Mania and A. B. Alencar and N. P. Rezende and S. de Oliveira and K. Watanabe and T. Taniguchi and H. Chacham and L. C. Campos and R. G. Lacerda},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.10355},
year = {2018}
}