用于室温选择性极性蒸汽传感的石墨烯-TiS$_3$异质结
应用物理
2020-06-30 v1 材料科学
摘要
本工作中，研究了二维（2D）异质结石墨烯-TiS3材料与TiS3纳米带的室温极性蒸汽传感行为。TiS3纳米带通过化学气相输运（CVT）合成，并利用扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、能量色散X射线谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱与傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对其结构进行了表征。通过观测TiS3纳米带电子行为的变化评估其气敏性能。传感器件采用金接触与光刻图案化石墨烯（Gr）电极以2D异质结Gr-TiS3-Gr结构制备。观察到金接触的TiS3器件具有相当线性的I-V行为，而Gr-TiS3-Gr异质结形成了具有更高肖特基势垒（250 meV）的接触。在室温、相对湿度55%及不同乙醇蒸汽浓度（2至20 ppm）下记录了传感器的I-V响应。I-V曲线表明，Gr-TiS3-Gr的电阻因水和乙醇分子的吸附而增大，具有相对较高的传感响应（2 ppm时约3353%）。我们的结果表明，在室温下可实现对低浓度乙醇蒸汽（2 ppm）的选择性稳定响应，其瞬态响应与恢复时间分别约为6 s和40 s。我们提出的设计展示了一种利用分析物蒸汽与2D材料异质结之间极性相互作用进行选择性分子识别的新方法。
引用
@article{arxiv.2005.14245,
title = {Graphene-TiS$_3$ heterojunction for selective polar vapor sensing at room temperature},
author = {Nassim Rafiefard and Azam Iraji zad and Ali Esfandiar and Pezhman Sasanpour and Somayeh Fardindoost and Yichao Zou and Sarah. J. Haigh and Seyed Hossein Hosseini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.14245},
year = {2020}
}