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新聞網(wǎng)訊 近日，我校物理科學(xué)學(xué)院張軍教授團(tuán)隊(duì)在敏感電子學(xué)和傳感器領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，研究成果以“Mixed-dimensional heterojunction by 3D CdS nanowire arrays bridged with 2D WSe₂for ultrafast photoelectric gas sensor”為題發(fā)表在Matter期刊（Cell姊妹刊）。團(tuán)隊(duì)的青年教師鄭威副教授和2023屆碩士生路國才為共同第一作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金等多個(gè)項(xiàng)目資助以及德國洪堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)的支持與合作。

低維納米結(jié)構(gòu)，如二維材料廣泛用于氣體傳感器，但由于敏感層結(jié)構(gòu)緊湊，傳感器在室溫下靈敏度較低，響應(yīng)和恢復(fù)速率較慢?；诘途S納米單元構(gòu)筑的德華異質(zhì)結(jié)，不僅耦合了多種材料的物化特性，還具有獨(dú)特的界面電子性質(zhì)。本論文報(bào)道了一種新穎的混合維度范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由化學(xué)氣相沉積合成的三維CdS納米線陣列和二維WSe₂納米片構(gòu)建而成，用于光電增強(qiáng)氣體傳感器。在這種結(jié)構(gòu)中，納米線陣列既充當(dāng)電極材料，又充當(dāng)敏感層。結(jié)構(gòu)內(nèi)部豐富的空間有利于氣體分子的擴(kuò)散，從而提高傳感器的性能。

在室溫紫外光照射下，CdS/WSe₂/CdS異質(zhì)結(jié)傳感器在室溫下對(duì)NO₂和NH₃具有雙功能探測(cè)性能，呈現(xiàn)出高度選擇性和可逆性，檢測(cè)限分別為60和54 ppb。特別是，依托于異質(zhì)結(jié)界面的快速電荷傳輸，傳感器對(duì)1ppm NO₂和NH₃具有極快的響應(yīng)速度（<1s）。本文提出的混合維度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將為多維度電子器件集成提供新的思路，為高靈敏低功耗氣體傳感器開發(fā)提供借鑒。

圖1.混合維度CdS/WSe₂/CdS異質(zhì)結(jié)傳感器

Matte是Cell Press出版社繼Chem，Joule之后推出的材料類旗艦刊物，與Cell，Chem和Joule互為姊妹刊。聚焦各領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)秀先進(jìn)材料的原理性研究及應(yīng)用研究，旨在推進(jìn)材料學(xué)在多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展，推動(dòng)先進(jìn)材料的實(shí)用化發(fā)展進(jìn)程。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.11.008