光电工程学院陈显平教授团队在二维半导体材料气体传感器取得重要进展

2020年10月21日，重庆大学光电工程学院陈显平教授团队在《ACS Applied Materials & Interfaces》（IF=8.758，SCI一区top期刊）上发表了题为《基于碲烯纳米片的NO2传感器具有超高的灵敏度和亚ppb级检测限》（“Tellurene Nanoflake-Based NO2 Sensors with Superior Sensitivity and a Sub-Parts-per-Billion Detection Limit”）的研究论文以期刊封面论文突出发表。该二氧化氮(NO2)传感器具有灵敏度高、选择性好、超低检测极限、响应恢复快、稳定性高等优点，该研究为室温半导体气体传感器的低功耗与集成化技术带来了一种新的选择，为实现人工嗅觉智能传感器的机理模型化、系统芯片化与应用提供了一种可能。

工业生产、环境监测和临床医学等应用对高性能气体传感器提出了迫切的市场需求。二维材料由于具有比表面积大、表面活性高、表面活性位点丰富等优点，被认为是一种很有前景的气敏材料。然而目前制备一种在严酷工作环境下仍然具有灵敏度高、响应速度快、可完全脱吸附等特点的二维半导体材料气体传感器仍然是一个具有挑战性的研究课题。

重庆大学光电工程学院陈显平教授团队通过结合实验制备和密度泛函理论计算方法，探索了一种新型半导体—碲烯在气体传感器中的应用。研究结果表明采用液相剥离法制备的碲烯纳米片对NO2有良好的响应（25ppb，201.8%和150ppb，264.3%）以及室温下超低的理论检测限为0.214ppb。此外，碲烯传感器具有室温下快速响应（25 ppb，83 s和100 ppb，26 s）和恢复（25 ppb，458 s和100 ppb，290 s）的特点。密度泛函理论计算进一步阐明了在吸附NO2后碲烯与NO2间的界面电子转移对导电性的影响，揭示了碲烯气敏传感器的物理机理。这些结果表明，碲烯具有灵敏度高、选择性好、超低检测极限、响应恢复快、稳定性高等优点，是一种非常理想的NO2敏感材料。

陈显平教授主要致力于新型微纳电子器与功率半导体器件研究，尤其关注研究突破传统器件限制的新型微纳传感器件和高压、高频大功率功率半导体器件。近年来，先后主持国家自然科学基金、JKW快响、装发预研、陆装“十三五”预研、重庆市技术创新与应用示范（产业类重大）项目、重庆市民生保障科技创新专项重点项目、省自然科学基金重点、人才专项等各级科研项目20余项，已获得了多项创新成果。截至目前，已公开发表SCI论文100余篇，作为一作/通讯作者已有多篇论文发表在 Science Advances（《科学》子刊）、Advanced Functional Materials 、Angewandte Chemie International Edition、ACS Applied Materials & Interfaces、Biosensors and Bioelectronics等国际著名学术期刊。

该论文第一作者为光电工程学院2017级硕士研究生崔合萍（已获得国家留学基金委全额奖学金资助公派留学到世界顶尖理工类大学德国亚琛工业大学攻读博士），陈显平教授为该论文独立通讯作者，重庆大学光电工程学院为该论文第一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、重庆市科技创新重点研发计划等项目资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c15964