【其他论文】基于 Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 纳米棒的化学电阻传感器用于选择性检测甲醛

        由印度理工学院卡拉格普尔分校的研究团队在学术期刊 ACS Applied Nano Materials 发布了一篇名为 Chemiresistive Sensor Based on Sn-Doped β-Ga₂O₃ Nanorods for the Selective Detection of Formaldehyde（基于Sn掺杂 β-Ga₂O₃ 纳米棒的化学电阻传感器用于选择性检测甲醛）的文章。

摘要

        本研究提出了一种利用低成本沉淀技术合成未掺杂和 Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 材料以检测挥发性有机化合物 (VOC)，即异丙醇、甲醛、丙酮、甲苯和乙醇。从场发射二次电子能谱中发现，生长了纳米棒状结构，而 X 射线衍射数据表明获得了 Ga₂O₃ 的 β 相。还观察到，β-Ga₂O₃ 在 5 wt % Sn 掺杂下仍保持单斜晶系；然而，当掺杂量增加到 5.3 wt % 时，会形成二级 SnO₂ 相。几种光谱技术，如拉曼光谱、X 射线光电子能谱、紫外光电子能谱和 UV-Vis-NIR 光谱，被用来理解结构-性质关系。已经确定，β-Ga₂O₃ 中的载流子浓度在 Sn 掺杂后对 VOC 感测起着关键作用，如霍尔测量所示。已经确定，未掺杂和 Sn 掺杂的 β-Ga₂O₃ 纳米棒基化学电阻传感器器件对甲醛具有高度选择性。在 300 °C 和 300 ppm 的浓度下，5 wt % Sn 掺杂的甲醛检测实现了 333.35% 的最大响应，明显高于其他掺杂和未掺杂样品。有趣的是，高于 5 wt % 的 Sn 掺杂，SnO₂ 的二级相与 β-Ga₂O₃ 形成异质结；因此，即使掺杂剂 (Sn) 浓度很高，有效载流子浓度也会降低，从而使传感器器件的响应降低。该现象基于能带图并与掺杂样品的载流子浓度相关联进行了解释。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsanm.4c05136