基于化学功能化硅纳米带场效应晶体管的沙林传感器表面表征物理研究
介观与纳米尺度物理
2016-06-16 v1
摘要
基于化学功能化硅纳米带场效应晶体管（SiNR-FET）的有机磷（OP）气体探测器的表面表征通过开尔文探针力显微镜（KPFM）和飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）进行，并与器件电流-电压特性变化相关联。对FET的KPFM测量允许 (i) 研究极化器件的接触电势差（CPD）分布随栅极电压和OP痕迹暴露的变化，以及 (ii) 分析与表面移动离子相关的CPD迟滞。为确定真实的定量表面电势，对硅纳米带上KPFM测量的CPD因侧电容效应进行了修正。并与更大表面上的宏观开尔文探针（KP）实验进行了比较。这两种方法在定量上一致。在OP传感器接枝后观察到CPD值的重要增加（介于 +399 mV 与 +302 mV 之间），对应于功函数的降低，而在暴露于OP后测量到较弱的变化（介于 -14 mV 与 -61 mV 之间）。ToF-SIMS的分子成像揭示了SiNR-FET暴露后OP的存在。OP分子主要定位于Si-NR，证实了OP传感器的有效性与选择性。一个原型暴露于沙林蒸气并成功检测到低蒸气浓度（40 ppm）。
引用
@article{arxiv.1605.07137,
title = {Physical Study by Surface Characterizations of Sarin Sensor on the Basis of Chemically Functionalized Silicon Nanoribbon Field Effect Transistor},
author = {K. Smaali and D. Guerin and V. Passi and L. Ordronneau and A. Carella and T. Melin and E. Dubois and D. Vuillaume and J. P. Simonato and S. Lenfant},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.07137},
year = {2016}
}
备注
Paper and supporting information, J. Phys. Chem. C, 2016