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蘭州理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在TOP期刊發(fā)表封面論文
來(lái)源：理學(xué)院
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2025-09-15

近期，蘭州理工大學(xué)理學(xué)院青年教師白京隴、教授魏智強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感機(jī)制研究方面取得重要進(jìn)展，其研究成果以“In Situ PL Tracking the Evolution and Functionality of OxygenDefects in the In2O3-Based NO2Gas Sensor”為題，在國(guó)際傳感器領(lǐng)域頂級(jí)期刊《ACS Sensors》（中科院一區(qū)，TOP期刊）上發(fā)表，并獲選為期刊封面文章。

研究表明，氧缺陷（包括氧空位和間隙氧）是影響金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）氣敏性能的關(guān)鍵因素之一。然而，在氣敏過(guò)程中原位揭示氧缺陷的本征作用機(jī)制，一直是該研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。白京隴老師課題組通過(guò)水熱法成功制備了原始In2O3單晶多孔納米片，并進(jìn)一步通過(guò)鈥（Ho）、鐠（Pr）單摻雜及二元摻雜策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料中氧缺陷類(lèi)型的有效調(diào)控。研究過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)利用原位光致發(fā)光（PL）技術(shù)實(shí)時(shí)追蹤了氣敏響應(yīng)過(guò)程中氧缺陷的動(dòng)態(tài)演變行為。氣敏測(cè)試結(jié)果表明，Ho/Pr摻雜后的In2O3傳感器在較低功耗下，對(duì)10 ppm二氧化氮（NO2）的響應(yīng)值從原始材料的8.5顯著提高至37.5，同時(shí)表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性和選擇性。尤為重要的是，通過(guò)原位PL分析，該研究首次明確了氧空位（VO??）對(duì)吸附氧離子的促進(jìn)作用以及間隙氧（Oi?）的抑制行為，并建立了傳感器響應(yīng)值與氧空位濃度之間的正相關(guān)關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)為理性設(shè)計(jì)高性能金屬氧化物氣敏材料提供了重要的理論依據(jù)和新思路。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、甘肅省青年科技基金和蘭州理工大學(xué)“紅柳優(yōu)秀青年人才支持計(jì)劃”等項(xiàng)目的支持。白京隴老師為論文第一作者和通訊作者，蘭州理工大學(xué)為論文第一完成單位。（圖/文：白京隴；審核：穆龍）