前言

近年来，金属氧化物半导体已经成为用于检测各种有毒气体的最广泛使用的气体传感器。这种气体传感器的响应和动态很大程度上取决于传感层的成分、形态和结构，以及待检测气体的类型。有毒气体可以是氧化性的或还原性的。在引入目标气体之前，由于氧离子的吸附，在金属氧化物纳米线(NWs)的表面上形成传导通道。根据气体传感器的性质(分别为n型或p型)，引入目标气体并随后吸附在气体传感器表面后，传导通道的直径会减小或增大，从而产生气体响应。通常，为了改善气体响应，贵金属如铂、金、钯和银被修饰在传感器表面，这导致传导通道直径的更大变化，从而导致更高的气体响应。另一种广泛使用的改善气体响应的策略是形成异质界面，如p–n，p–p和n–n异质结。在这种情况下，气体响应取决于异质结的形成量、所用材料的类型、感测温度等。一般来说，使用复合材料，如p-n结和金属催化剂，可以是最有效和最现实的方法来改善气体传感。

研究内容

韩国的研究人员在二氧化锡纳米棒上修饰了一层碳层，以提高传感的电子特性。修饰对于检测高氧化性NO2气体至关重要。当NO2接触传感层时，它可以从传感器表面带走更多的电子，导致导电通道的直径发生更大的变化。交流的引入极大地促进了传导通道的变化，从而改善了气体传感器在室温(24℃)下的响应。相关的传感机制主要通过异质结的形成来解释。所提出的气体传感器具有各种优点，包括低功耗、高响应、制造简单和低价格，并且可以在室温下操作用于实际应用。

实验方法

金催化剂气-液-固法用于二氧化锡纳米棒的制备。将金属锡粉末(1 g)置于氧化铝舟皿中。然后将舟皿放置在熔炉的中心，将覆盖有薄金层(3纳米)的硅衬底倒置并放置在舟皿上。随后，在氩气(100 sccm)和氧气(5 sccm)气流下，将熔炉加热至900℃。在接下来的步骤中，使用自制的火焰碳气相沉积(FCVD)系统在二氧化锡表面上直接加热丁烷基气体1、5和10秒的不同时间，产生α-碳修饰的二氧化锡纳米线。扫描电子显微镜，透射电子显微镜和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)用于裸二氧化锡和α-碳修饰的二氧化锡纳米带的形态表征。

α-碳修饰二氧化锡复合材料的合成。在FCVD向合成的二氧化锡核芯注入能量5秒后，在二氧化锡核芯上形成α-碳壳。

对于裸露的二氧化锡和α-碳修饰的(5 s)二氧化锡，在室温(24℃)下NO2气体传感数据在2至10 ppm范围内。室温下，裸露的二氧化锡和a-C修饰的(5 s)二氧化锡对nO2气体的电阻曲线分别为(a，d) 10，(b，e) 6 ppm。

由USP确定的裸露二氧化锡和α-碳装饰(5 s)二氧化锡的工作功能。

结论

通过直接加热，在二氧化锡纳米带表面沉积了α-碳层。在室温(24℃)下的NO2气体传感结果证明了气体传感器在气体响应方面的优异性能。因此，所提出的传感器可以在室温(24℃)下的实际应用中使用。

https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128801。