[发明专利]气体传感装置和传感方法

说明书

本发明提供一种气体传感装置，包括柔性传感部件和提供应变部件，其中，柔性传感部件包括柔性基底，设置在基底上的MoSsubgt;2/subgt;传感层，以及设置在MoSsubgt;2/subgt;传感层两端的电极；所述提供应变部件20用于为柔性传感部件10提供应变；还可以包括提供光照部件，为柔性传感部件提供光照条件。本发明的传感装置，在光照和压电光电子学效应激活的柔性传感部件表现出更高的灵敏度，并且急剧缩短了传感装置的响应(恢复)时间。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种气体传感装置和传感方法。

背景技术

NO₂是一种有毒气体，被认为是车辆排放、工业废气和环境监测的关键指标。开发简单，低成本和高效率的传感器来探测NO₂气体是非常有必要的。在以前的工作中，已经广泛研究了许多纳米材料用于NO₂检测，例如碳纳米管和特定结构的金属氧化物(例如：ZnO纳米线、TiO₂纳米管和Cu₂O纳米颗粒)，其对NO₂具有高的灵敏度。

最近，基于二维的硫化钼(MoS₂)的场效应晶体管(FET)传感器由于对气体分子的高响应而引起研究者的兴趣。然而，这些传统的单个裸露的FET传感器通常需要较大的外部栅极偏压才能实现更高的灵敏度。特别是，对于原子薄的二维半导体材料，极大的栅极偏压也是以牺牲寿命和功耗为代价的，这对于潜在的应用具有不可避免的缺点。更重要的是，即使在高栅极偏压下，响应和恢复时间相对于实际应用来说仍然是缓慢的。因此，迫切需要寻找其它方法来进一步提高基于MoS₂的气体传感器的检测性能。但是，进一步提高单层MoS₂传感器的灵敏度和响应/恢复时间仍然是一个很大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种在应变作用下的柔性气体传感装置，可以在应变和光照条件下提高气体传感器的灵敏度，并且缩短响应和恢复时间。

为了实现上述目的，本发明提供一种气体传感装置，包括柔性传感部件和提供应变部件，其中，

柔性传感部件包括柔性基底，设置在基底上的MoS₂传感层，以及设置在MoS₂传感层两端的电极；

所述提供应变部件用于为柔性传感部件提供应变。

优选的，所述提供应变部件20为位移台；和/或，提供MoS₂传感层的应变范围从0到0.67％。

优选的，所述气体传感装置还包括提供光照部件30，为柔性传感部件10提供光照条件。

优选的，所述提供光照部件为LED灯；和/或，所述提供光照部件提供0-9mW/cm²照射强度。

优选的，所述MoS₂传感层为奇数原子层MoS₂；优选为单层MoS₂。

优选的，两个所述电极之间的距离的范围为10-1000微米。

优选的，所述柔性基底为透明材料；优选为PET、PS、PDMS或PI。

相应的，本发明还提供一种气体传感方法，采用上述任一项所述的气体传感装置进行气体探测。

优选的，用于对NO₂、NO、NH₃、O₂、CO₂或CO气体探测。