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新聞網(wǎng)訊 近期，物理科學(xué)學(xué)院張軍教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表題為“Dual-sensitization mechanism in Pd-SnSe₂/SnO₂heterostructures for humidity-resistant NO₂sensing at room temperature”的研究論文。該研究成果受到美國(guó)物理學(xué)聯(lián)合會(huì)“科學(xué)之光”（Scilight）專(zhuān)題采訪(fǎng)報(bào)道。

Scilight創(chuàng)辦于2017年6月，是美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)出版社（AIP publishing）出版的網(wǎng)絡(luò)周刊，致力于挑選AIP發(fā)表的物理領(lǐng)域最新的、最具有代表性的文章，簡(jiǎn)要總結(jié)其研究成果，并強(qiáng)調(diào)其在該領(lǐng)域的創(chuàng)新性和突破性。Scilight每年從AIP旗下30多個(gè)刊物中僅挑選300余篇物理領(lǐng)域內(nèi)最值得關(guān)注的研究成果進(jìn)行報(bào)道。

該成果創(chuàng)新結(jié)合溶劑熱與原子層沉積（ALD）技術(shù)，將Pd精準(zhǔn)修飾到SnSe₂/SnO₂異質(zhì)結(jié)上，并通過(guò)ALD實(shí)現(xiàn)Pd負(fù)載量的精細(xì)調(diào)控，有效解決了傳統(tǒng)二維材料氣敏器件的響應(yīng)慢、恢復(fù)難等痛點(diǎn)，是材料功能化設(shè)計(jì)的重要突破。研究的核心創(chuàng)新更在于用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與密度泛函理論（DFT）計(jì)算相結(jié)合，闡釋了貴金屬在敏感過(guò)程中的工作機(jī)制，為后續(xù)器件的理性設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化掃清了機(jī)制層面的障礙。

性能測(cè)試顯示，優(yōu)化后的傳感器在室溫下對(duì)NO₂檢測(cè)表現(xiàn)突出：對(duì)5ppmNO₂的響應(yīng)值達(dá)21.9，是未修飾材料的3倍，響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間僅7/19秒，且具有優(yōu)異的抗?jié)裥裕ㄔ?0% RH下降低<14.7%），最低檢測(cè)限達(dá)到21ppb。完全滿(mǎn)足環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)靈敏、快速、穩(wěn)定的需求。DFT計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)，Pd金屬的電子和化學(xué)增敏作用，以及Schottky結(jié)和SnSe₂/SnO₂異質(zhì)結(jié)的協(xié)同作用，正性能躍升的關(guān)鍵。該工作憑借精準(zhǔn)的材料設(shè)計(jì)與優(yōu)異的室溫檢測(cè)性能，為二維氣敏材料的實(shí)際應(yīng)用突破提供了關(guān)鍵支撐。

目前，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)深入探索貴金屬敏化機(jī)制，未來(lái)有望為更多二維異質(zhì)結(jié)氣敏材料的研發(fā)提供范式，推動(dòng)低成本、高可靠性氣體傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)安全等領(lǐng)域的落地應(yīng)用。

該項(xiàng)工作同時(shí)也得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和山東省泰山青年學(xué)者計(jì)劃資助。