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- 預警傳感器嗅出城市的有害氣體
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/23
集成的探測器設(shè)備可以構(gòu)成分布式空氣質(zhì)量傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。
如果有毒的工業(yè)廢氣和車輛廢氣超過安全水平，則電子傳感器的設(shè)計會發(fā)出警報，這會在許多城市帶來更清潔的空氣。KAUST的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種小型，低成本的設(shè)備，可以感應二氧化氮（NO 2）。它可以部署在城市周圍潛在的熱點地區(qū)，并警告當局有害氣體含量是否開始飆升。
現(xiàn)有的大多數(shù)NO 2檢測器都是適合實驗室使用的大型，復雜的機器，而緊湊的新設(shè)備旨在構(gòu)成空氣質(zhì)量傳感器分布式網(wǎng)絡(luò)的一部分�！拔覀兊膫鞲衅鲗O 2表現(xiàn)出非常高的靈敏度和選擇性，在室溫下運行，并且功耗非常低，”博士Mani Vijjapu說。領(lǐng)導研究的Khaled Salama實驗室的一名學生。
但是，與以前的設(shè)計相比，最大的優(yōu)勢在于，氣體檢測器將所有必要的傳感和信號處理組件集中在一個簡單，完全集成的系統(tǒng)中，Vijjapu說。盡管簡單，該設(shè)備的輸出信號仍會根據(jù)NO 2濃度而變化。
氣體檢測儀的高性能，低功耗和完全集成的設(shè)計全都來自設(shè)備核心處的NO 2感應薄膜晶體管。以前的傳感器使用的金屬氧化物僅在加熱或連續(xù)照射光時才對NO 2敏感。這次，該團隊使用了一種稱為銦鎵鋅氧化物（IGZO）的半導體。Salama團隊的博士后研究員Sandeep Surya說：“作為一種氣體傳感器，基于IGZO的薄膜晶體管具有多方面的優(yōu)勢。”
IGZO薄膜晶體管既充當設(shè)備的電子組件，又充當NO 2感應層。強電子接受性的NO 2分子被吸引到晶體管表面的電子上。附著在IGZO上的NO 2分子越多，從其表面消耗的電子就越??多，從而改變其電子輸出并觸發(fā)NO 2檢測警報。
在檢測事件之后，通過使用集成的藍色LED發(fā)出的光來恢復IGZO層，從而重置傳感器。與太陽能電池類似，光在IGZO中產(chǎn)生帶負電的電子和帶正電的空穴，該空穴將吸附的NO 2中和并從表面釋放出來。Surya說：“這是首次在室溫下實現(xiàn)基于半導體的基于金屬氧化物的薄膜晶體管傳感器的感測和復興的研究�！�
Salama說：“下一步是通過與行業(yè)合作，將我們的研究成果轉(zhuǎn)化為原型甚至是產(chǎn)品�！� “我們也有興趣探索其他材料以檢測環(huán)境中的其他有害氣體�！�
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