新型二氧化氮传感器“嗅”出城市有害气体
2020-05-29 21:00:26 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，来自沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的研究人员开发了一款电子传感器，当有毒的工业和汽车废气超出安全水平时就会发出警报。
据麦姆斯咨询报道，来自沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（King Abdullah University of Science and Technology, KAUST）的研究人员开发了一款电子传感器，当有毒的工业和汽车废气超出安全水平时就会发出警报。
现有的大多数二氧化氮（NO2）检测装置都是仅适用于实验室的机器，体积庞大，操作复杂，这款紧凑的新型装置旨在构成空气质量传感器分布网络的一部分，用来检测与空气污染相关的危害气体。在Khaled Salama实验室领导该项研究的博士生Mani Vijjapu指出，“我们的传感器对二氧化氮表现出很高的灵敏度和选择性，它可以在室温下工作且功耗非常低。”
与此前的设计相比，该装置的最大优势在于气体检测器将所有必要的传感和信号处理组件集成在全集成的简单系统中。Vijjapu表示，尽管它很简单，但是装置的输出信号会随着二氧化氮浓度的变化而变化。
紧凑型KAUST传感器的核心元件是一个二氧化氮传感薄膜晶体管。氧化铟镓锌（indium gallium zinc oxide, IGZO）薄膜既可以作为器件的电子组件，也可以作为二氧化氮检测层。
二氧化氮传感薄膜晶体管的制备
二氧化氮分子被位于晶体管表面的电子所吸引。因此，随着附着在氧化铟镓锌膜上的二氧化氮分子数量的增加，更多的电子从薄膜表面消失，从而转换电流输出并触发二氧化氮检测警报。
收到通知后，氧化铟镓锌层随后被来自集成蓝色发光二极管（light emitting diode, LED）的光恢复，该发光二极管在氧化铟镓锌层薄膜上产生带负电的电子和带正电荷的空穴，以中和吸收的二氧化氮，从而将其从薄膜表面释放出来并重置传感器。
空气中的二氧化氮分子（红色和蓝色球体）被传感器表面的电子（黑色球体）所吸引，触发检测事件（左图）。光使传感器恢复（右图），并产生带电粒子以中和、释放被吸附的二氧化氮。
测试装置示意图
KAUST的研究团队怀揣着通过在整个大都市地区部署这种紧凑型传感器进而改善空气质量的希望，他们打算将研究转化为原型。该项研究成果的详细报道见于《ACS Sensors》杂志。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acssensors.9b02318
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