新開發的石墨烯絕緣柵傳感器示意圖(左),以及傳感器產​​品的掃描電鏡顯微照片(右)

新開發的石墨烯絕緣柵傳感器示意圖(左),以及傳感器產​​品的掃描電鏡顯微照片(右)

Fujitsu Laboratories公司近日宣布基於石墨烯的新型原理,開發出了全球首款超靈敏氣體傳感器,石墨烯是一種碳原子排布形成厚度僅為一個原子的準二維材料。

該研究成果為開發能夠快速、靈敏地監測特定氣體組份的緊湊型儀器開闢了道路,可應用於探測大氣污染,或人體呼吸中的有機衍生氣體。

Fujitsu Laboratories公司開發的這種新型氣體傳感器利用了一種新的傳感原理,其矽晶體管的絕緣柵部分由石墨烯取代。該傳感器能夠探測濃度低於10 ppb(十億分之一)的NO2(二氧化氮)和NH3(氨氣);其對於NO2的靈敏度更是提高了十餘倍,探測濃度低於1 ppb。

當氣體分子附著在石墨烯上時,改變了石墨烯的功函數(work function),其結果引起了矽晶體管的閾值變化。這就是該傳感器的感測原理。當氣體分子從石墨烯層脫離後,石墨烯又會恢復其原始狀態。

該技術預計能夠實現空氣質量的實時監測,而這之前,根據所測量氣體的不同,甚至可能需要花費數十個小時的時間。該技術也將簡化人體呼吸的氣體組份監測,從而用於疾病的快速發現。

該技術的詳細內容公佈於2016年12月3日在美國舊金山開幕的2016 IEEE國際電子器件會議上。

Source:Fujitsu Laboratories

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