電漿輔助硒化製備二硒化鎢/氧化鎢三維奈米結構應用於高靈敏一氧化氮感測器

李紹馨

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电浆辅助硒化制备二硒化钨/氧化钨三维奈米结构应用於高灵敏一氧化氮感测器

Phase Engineered 1T/2H WSe2/WOx 3D Nanostructures as Highly Sensitive NO Gas Sensors by Plasma-Assisted Selenization Process

李绍馨 , 硕士　　导师：阙郁伦　　

英文

二硒化钨；电浆辅助；过渡金属硫族化合物；气体感测器；斜角蒸镀； WSe2 ； Plasma-assisted ； TMDC ； Gas sensor ； GLAD

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摘要 │ 参考文献 (35) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

并列摘要〈TOP〉

In this work, we have successfully combined the glancing angle deposition (GLAD) approach with plasma-assisted chemical vapor reduction (PACVR) method to fabricate the nano-structured tungsten diselenide (WSe2) as the reactive layer for gas sensor application.
The purpose of using GLAD system is to obtain the nanostructures with much larger surface-area-to-volume ratio compared to flat films, thus increasing the capacity for sensing application. Here we choose WSe2 as the sensing material for nitric oxide (NO) gas detection due to its p-type semiconducting property and effective charge transfer with NO molecules. [1] After parameter optimization, our sensor shows the highly sensitive performance with a response over 40% at 60 ppb at room temperature, and a derived limit of detection about 15 ppb.
We also demonstrated that the composition of phases in the WSe2 will influence the sensing behavior, revealing the importance of small amount of 1T (metallic) phase existed in the dominant 2H (semiconducting) matrix to enhance the sensing capability, where the phase concentration can be controlled by the synthesis temperature during PACVR process.
Additionally, in comparison with conventional chemical vapor deposition (CVD) processes, the assistance of plasma function facilitates the transformation of transition metal dichalcogenides (TMDCs) at lower temperatures, showing the potential for flexible devices fabrication.

参考文献 ( 35 ) 〈TOP〉

1. Zhao, P.K., D.; Azcatl, A.; Zhang, C.; Tosun, M.; Liu, Y. S.; Hettick, M.; Kang, J. S.; McDonnell, S.; Santosh, K. C.; Guo, J.; Cho, K.; Wallace, R. M.; Javey, A., Air stable p-doping of WSe2 by covalent functionalization. ACS Nano, 2014. 8(10): p. 10808-10814.
2. L.B. Kreuzer, C.K.N.P., Nitric oxide air pollution: detection by optoacoustic spectroscopy. Science, 1971. 173: p. 45-47.
3. Frandsen, U.L., M.; Hellsten, Y., Localization of nitric oxide synthase in human skeletal muscle. Biochem Bioph Res Co, 1996. 227(1): p. 88-93.
4. Kohl, D., Function and applications of gas sensors. J. Phys. D: Appl. Phys, 2001. 34: p. 125-149.
5. Yang, W., et al., Two-dimensional layered nanomaterials for gas-sensing applications. Inorg. Chem. Front, 2016. 3(4): p. 433-451.

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