[发明专利]一种基于SnS2

说明书

本发明属于电子元器件技术领域，提供了一种基于SnSsubgt;2/subgt;和Insubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;异质结的氨气气体传感器、制备工艺及应用。该基于SnSsubgt;2/subgt;和Insubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;异质结的氨气气体传感器由气敏材料和叉指电极板组成，气敏材料涂覆在叉指电极板表面。气敏材料成分为二硫化锡和三硫化二铟复合形成的纳米材料。本方法生产工艺简单，所得气敏材料对氨气表现出较高的灵敏度和快速的响应恢复。由于传统气体传感器的敏感材料多为金属氧化物，其工作温度过高，不仅增加了能量的消耗，也容易使元件性能降低，缩短使用寿命。本发明能够使气体传感器在室温下工作，这为便携式和可穿戴电子硬件设备的设计和制备提供了新方案。

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及一种基于SnS₂/In₂S₃氨气气体传感器的制备、检测方法及其应用。

背景技术

随着工业化的快速发展，氮氢化物被广泛地应用于工业生产当中。氨气作为其中较为典型的工业气体，被大范围地用于工业用水杀菌处理过程、油脂及食糖的精炼过程及生物医学等领域。为了避免氨气对大气环境造成的污染和对人们生活健康的危害，在工业生产中对氨气的实时监测就显得尤为必要。因此，生产生活中十分需要一种能够检测大气中氨气浓度的气体传感器。

目前，在众多形形色色的气体传感器中，基于金属氧化物类型的气体传感器的研究制备技术是最为成熟的，也因其质量可靠、价格便宜而被广泛使用。目前市场上广泛流通的传感器有金属氧化物型气体传感器和固态电解质型气体传感器。两者作为第一代气体传感器引起了高度重视，但其弊端也很突出，这两种传感器的性能受到操作温度和表面反应的显著影响，导致这类传感器难以达到高度敏感的性能。在通常情况下，使用金属氧化物半导体作为敏感材料的气体传感器，其工作温度一般在200-500℃，需要在传感器元件上安装加热丝，这样不仅增加了能量的消耗，也容易使元件性能降低，缩短使用寿命。同时，过高的工作温度使得制成的气体传感器实用性较低，尤其是应用在便携式、可穿戴的传感器设备上。为了更加实用化，许多研究人员致力于开发具有便携性、耐磨性和可穿戴性的气体传感器系统，使电子硬件具有自然适应的灵活性。因此，探索新型材料以实现在室温下进行快速、准确的气体检测至关重要。

过渡金属二硫化物(TMDs)中，SnS₂材料具有宽带隙、良好的光电性能，优异的传感性能和气体吸附能力，因其气体灵敏度高、响应恢复效果好、工作温度低等特点一直备受关注。但二维金属硫化物在室温下对气体的响应值低，并且存在基线漂移的问题，其气敏性能还有很大的提升空间。考虑到以上不足，选择将SnS₂与其他过渡金属硫化物进行复合，得到纳米复合材料以解决单一组分的缺陷。硫化铟是一种n型半导体材料，具有合适的禁带宽度、高化学稳定性和低毒性等诸多优点，在光催化降解染料、太阳能电池、锂离子电池、光电导器件、荧光显示以及医学中的癌症诊断等方面有着广泛的应用前景。由此可以看出，设计和合成二硫化锡与三硫化二铟复合的气敏材料将具有重要的科学和实践意义。然而，就我们所知，三硫化二铟在气敏材料领域的报道还很少。因此在这项研究中，我们通过水热法在花状二硫化锡表面附着三硫化二铟形成异质结结构，并对其微观结构和气敏性能进行了系统研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种选择性好、灵敏度高、稳定性好且能够在室温下稳定工作的氨气气体传感器及其检测方法，为能够实现可携带式的气体传感设备提供了可能。

本发明的技术方案：

一种基于SnS₂和In₂S₃异质结的氨气气体传感器，该氨气气体传感器主要由气敏材料以及叉指电极板组成，所述气敏材料涂覆在所述叉指电极板表面，涂覆厚度为20μm～80μm；所述的气敏材料成分为二硫化锡和三硫化二铟异质结复合纳米材料。