基于GaN/PANI复合材料的高灵敏度的氨气传感器

作     者：刘晓汝 贾正阳 光炬旭 韩丹 桑胜波 LIU Xiaoru;JIA Zhengyang;GUANG Juxu;HAN Dan;SANG Shengbo

作者机构：太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原 太原理工大学微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室山西太原 

出 版 物：《太原理工大学学报》 (Journal of Taiyuan University of Technology)

年 卷 期：2025年第56卷第1期

页      面：98-105页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62031022,52375572) 山西省重点研发计划项目(202102030201003) 山西浙大新材料与化工研究院研发项目(2022SX-AT001) 山西省水利科学技术研究推广项目(2023GM16) 

主　　题：GaN/PANI NH_(3)气敏传感器 原位氮化法 原位聚合法 

摘      要：【目的】研究了氮化镓(GaN)和聚苯胺(PANI)复合材料在室温下对氨气(NH_(3))的气敏特性。【方法】以氧化镓(Ga_(2)O_(3))为镓源,采用原位氮化法制备了GaN微米结构,将GaN和苯胺单体预复合后,通过原位聚合法制备了GaN/PANI气敏传感器并对样品进行了一系列表征。【结果】结果表明GaN与PANI成功复合,GaN微米结构表面与网状PANI结合,从而为气体吸附提供了更多表面位点。测试并对比纯GaN和GaN/PANI复合材料的气敏特性,在室温低湿度条件下,GaN/PANI气敏传感器对体积分数100×10^(-6)的NH_(3)响应度可达80.73%,是相同体积分数的NH_(3)下纯GaN的1.7倍;另外,纯GaN的检测下限为1×10^(-6),而GaN/PANI复合气敏传感器的检测下限可达到1×10^(-9)。进一步分析GaN/PANI气敏传感器的传感机理,丰富的复合材料界面显著提升GaN/PANI传感器的气敏性能。GaN/PANI气敏传感器设计为室温下检测NH_(3)提供可靠方案。