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A(yíng)ngewandte Chemie International Edition期刊發(fā)表了題為“Probing the Structural Dynamics of In2O3Using in Situ Raman Spectroscopy: Bridging Material Dynamics and Sensor Functionality”的研究論文。我校為唯一完成和通訊作者單位，張軍教授與劉相紅教授為共同通訊作者，物理科學(xué)學(xué)院2023級(jí)博士研究生趙娜與常曉副教授為共同第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和山東省泰山學(xué)者計(jì)劃的資助。
半導(dǎo)體氣體傳感器長(zhǎng)久以來(lái)面臨著工作溫度高、能耗高等挑戰(zhàn)，盡管通過(guò)材料工程已實(shí)現(xiàn)策略室溫下工作，但由于缺乏實(shí)時(shí)表征手段，其敏感材料在氣體響應(yīng)過(guò)程中的活性物相動(dòng)態(tài)演變機(jī)制尚不明確。該研究通過(guò)石墨烯（G）誘導(dǎo)輔助合成方法，成功制備了物相可調(diào)的In?O?同質(zhì)結(jié)構(gòu)（立方相/菱方相）。優(yōu)化后的In?O?/G復(fù)合材料對(duì)5 ppm NO?的響應(yīng)值達(dá)到1208，靈敏度較原始材料提升20倍。
研究采用原位拉曼光譜技術(shù)，實(shí)時(shí)探測(cè)了氣體暴露前后敏感材料表面的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，首次觀(guān)察到可逆的物相轉(zhuǎn)變過(guò)程。通過(guò)定量分析反應(yīng)過(guò)程中特征拉曼峰的強(qiáng)度變化，團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)識(shí)別出發(fā)揮主導(dǎo)作用的活性物相，建立起瞬態(tài)結(jié)構(gòu)變化與傳感器響應(yīng)行為之間的直接關(guān)聯(lián)，澄清了長(zhǎng)期以來(lái)MOS氣敏機(jī)制中存在的關(guān)鍵爭(zhēng)議。
該研究提出了一種將納米尺度材料動(dòng)力學(xué)與宏觀(guān)器件功能相關(guān)聯(lián)的通用方法，不僅為氣體傳感機(jī)制的理論研究提供了新視角，也為高性能低功耗氣體傳感器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)奠定了實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)。
團(tuán)隊(duì)劉相紅教授和常曉副教授今年分別獲批國(guó)家自然科學(xué)基金面上和青年項(xiàng)目。
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