课题基金基金详情
石墨烯柔性气体传感器关键材料、工艺与敏感特性研究
结题报告
批准号:
51672154
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
谢丹
依托单位:
学科分类:
E0203.碳素材料与超硬材料
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李娴、孙梦星、王靖、孙翊淋、张丞、戴睿轩、滕长久、李志鑫
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
随着柔性电子技术及物联网技术的飞速发展,柔性气体传感器将在智能化、便携化及可穿戴设备中具有广泛的应用前景。本项目将利用石墨烯对气体分子独特的敏感特性、高迁移率、透明柔性及可实现柔性集成的特点,结合氧化锌多级纳米结构,构建石墨烯功能化敏感薄膜,提出并设计基于石墨烯敏感沟道的新型柔性气体传感器结构。通过材料与器件的模拟与仿真,建立并完善基于石墨烯纳米复合结构的柔性气体传感器理论模型,深入探讨气体分子在石墨烯纳米复合材料中的响应动力学过程及由此引起的载流子输运行为的变化规律,进一步揭示石墨烯纳米复合柔性气体传感器敏感机理与调控方法;研究并优化石墨烯与ZnO多级纳米结构的复合方法及其在柔性衬底上的成膜工艺;探索与CMOS工艺兼容的器件柔性化关键技术及其制备方法,最终获得具有高灵敏度和快速响应的石墨烯柔性气体传感器件,为石墨烯在柔性气体传感器中的应用提供一种可行的研究思路和实现途径。
英文摘要
With the rapid development of flexible electronic technology and internet of things, flexible gas sensors show a broad application prospects in intelligent, portable and wearable devices. In our project, we present a module of new flexible gas sensor structure based on graphene-sensitive channel. The graphene will be used for its excellent characteristics in terms of high mobility, transparency, flexibility, low-cost and compatibility with flexible integrated circuits, ZnO hierarchical nanostructure will be combined with graphene to prepare functionalized graphene-sensitive film. We will establish and optimize the theoretical model of graphene nanocomposites based flexible gas sensor through the simulation and modeling of materials and devices, and thoroughly investigate the response of gas molecules in the dynamic process within graphene nanocomposite materials, and then study the change of carrier transport behaviors in the sensitive tunnel. The sensitive mechanism about graphene nanocomposites based flexible gas sensor will be further revealed. The composite method of graphene and ZnO hierarchical nanostructure as well as the film preparation processes on the flexible substrate will be studied and optimized. The key technology and growth processes compatible with CMOS technology will also be explored. Finally, the graphene based flexible gas sensor with high sensitivity and fast response will be fabricated, providing research methods and directions in the graphene based flexible gas sensor applications.
为满足柔性电子技术及物联网技术等高新领域对高性能、可穿戴、柔性气体传感器的需求,本项目对基于石墨烯及其复合结构的柔性气体传感器进行研究,探索其在可穿戴柔性气体传感应用中的关键科学问题。本项目从功能化气敏薄膜材料的制备、气体传感器结构设计、气敏特性分析、敏感机理研究以及柔性化关键技术等方面进行系统性的研究工作。首先,通过对多种石墨烯材料制备方法的研究,最终选取适用于气敏特性研究的氧化还原石墨烯(rGO)作为敏感材料。其次,探讨了多种成膜技术,制备了不同特性的rGO敏感薄膜,并对其微观结构进行表征。在此基础上,设计制备了基于rGO及其复合结构的柔性气体传感器,并对其气敏性能(气体响应特性、选择性、检测浓度、重复性和稳定性等)进行了测试分析。通过分析实验数据,建立并完善了rGO基复合结构薄膜的气体敏感机理的模型。进而,对石墨烯基纳米复合材料的制备方法及气敏特性开展了一系列研究工作,实现了基于rGO基复合结构柔性气体传感器件。与此同时,创新性地提出利用紫外光辅助提高气敏选择性的研究方法,以提高rGO基复合结构气体传感器的性能指标。最终,提出一种易操作、低成本、可扩展的rGO基复合结构气敏导电纤维制备方案,为石墨烯柔性气体传感器在可穿戴检测领域提供了研究思路和解决方案。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Poly (ethylene imine)-modulated transport behaviors of graphene field effect transistors with double Dirac points
具有双狄拉克点的石墨烯场效应晶体管的聚(乙烯亚胺)调制输运行为
DOI:10.1063/1.4979687
发表时间:2017-04
期刊:Journal of Applied Physics
影响因子:3.2
作者:Yilin Sun;Dan Xie;Cheng Zhang;Xinming Li;Jianlong Xu;Mengxing Sun;Changjiu Teng;Xian Li;Hongwei Zhu
通讯作者:Hongwei Zhu
High-Response Room-Temperature NO2 Sensor and Ultrafast Humidity Sensor Based on SnO2 with Rich Oxygen Vacancy
基于富氧空位 SnO2 的高响应室温 NO2 传感器和超快湿度传感器
DOI:10.1021/acsami.9b01737
发表时间:2019
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhong Yujia;Li WeiWei;Zhao Xuanliang;Jiang Xin;Lin Shuyuan;Zhen Zhen;Chen Wenduo;Xie Dan;Zhu Hongwei
通讯作者:Zhu Hongwei
Thickness Tunable Wedding-Cake-like MoS2 Flakes for High-Performance Optoelectronics
用于高性能光电器件的厚度可调的婚礼蛋糕状 MoS2 薄片
DOI:10.1021/acsnano.9b00277
发表时间:2019
期刊:ACS Nano
影响因子:17.1
作者:Yang Pengfei;Zhang Zhepeng;Sun Mengxing;Lin Feng;Cheng Ting;Shi Jianping;Xie Chunyu;Shi Yuping;Jiang Shaolong;Huan Yahuan;Liu Porun;Ding Feng;Xiong Chunyang;Xie Dan;Zhang Yanfeng
通讯作者:Zhang Yanfeng
DOI:10.1002/aelm.201600502
发表时间:2017-04
期刊:Advanced Electronic Materials
影响因子:6.2
作者:Mengxing Sun;Qiyi Fang;D. Xie;Yilin Sun;Jianlong Xu;Changjiu Teng;Ruixuan Dai;Pu Yang;Zhixin Li;Weiwei Li;Yanfeng Zhang
通讯作者:Mengxing Sun;Qiyi Fang;D. Xie;Yilin Sun;Jianlong Xu;Changjiu Teng;Ruixuan Dai;Pu Yang;Zhixin Li;Weiwei Li;Yanfeng Zhang
DOI:10.1016/j.cap.2018.01.003
发表时间:2018
期刊:Current Applied Physics
影响因子:2.4
作者:Yilin Sun;D. Xie;Ruixuan Dai;Mengxing Sun;Weiwei Li;T. Ren
通讯作者:Yilin Sun;D. Xie;Ruixuan Dai;Mengxing Sun;Weiwei Li;T. Ren
基于混合维度范德华异质结的光敏突触器件特性及机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
基于铁电栅石墨烯晶体管的柔性存储器关键材料与机理研究
  • 批准号:
    51372130
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
新型铁电场效应存储器(FeOFET)关键材料、工艺及机理研究
  • 批准号:
    51072089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
面向新型铁电DRAM的关键材料及MFIS界面特性研究
  • 批准号:
    60601003
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
国内基金
海外基金