石墨烯/铜异质结室温气体传感器性能研究

摘要

为了改善石墨烯室温气体传感器响应低、恢复性差等缺点,本文设计了一种石墨烯基气体传感器,其具有石墨烯叉指电极以及中央铜薄层沉积区结构。通过XPS分析发现,由于存在不同程度的自然氧化,铜薄层存在Cu;、Cu;、Cu;及Cu;四种价态成分;且随着沉积厚度的变化,四种价态成分所占比例也发生变化。实验发现铜薄层沉积厚度为8nm对应的器件性能最佳,对5×10^(-6)和0.3×10^(-6)NO_(2)的室温响应分别为-30.9%和-8.1%,对105×10^(-6)和10×10^(-6)NH;的响应分别为+29.1%和+5.9%,且具有较好的恢复性能。本文基于密度泛函理论计算了本征石墨烯、修饰有铜及铜氧化物的石墨烯表面对NO_(2)和NH;吸附的微观参量,并讨论了器件的响应机制。