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用于高灵敏度全碳混合湿度传感器的半导体单壁碳纳米管/石墨烯范德华结

DOI：10.1039/C9TC06586E 期刊：Journal of Materials Chemistry C 出版年份：2020 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 由多种原子级薄纳米材料构成的范德华（vdW）异质结，因其独特的电子耦合效应，在作为创新纳米器件的构建模块方面具有巨大潜力。然而先前研究主要集中于光-物质相互作用和电荷转移过程，气体/蒸汽与范德华异质结的相互作用仍有待验证。本研究首次展示了基于水（H2O）分子与全碳范德华结相互作用的电荷转移现象——该结由化学气相沉积法合成的石墨烯表面堆叠非羧基化(6,5)单壁碳纳米管（SWCNT）构成?；诖讼嗷プ饔没坪偷绾勺乒?，我们制备了概念验证型全碳范德华结湿度传感器。该器件在5~80%的宽相对湿度范围内展现出优异的重复性和高达每1%RH变化24%的灵敏度，响应/恢复时间短至198/110毫秒。此外，通过拉曼光谱证实了H2O分子吸附对SWCNT/石墨烯范德华结电荷转移动力学的影响，揭示了新型湿度传感机制。本发现为利用范德华异质结作为传感层制备高性能湿度传感器提供了新策略。
作者： Baofang Cai，Huan Yin，Tingting Huo，Jun Ma，Zengfeng Di，Ming Li，Nantao Hu，Zhi Yang，Yafei Zhang，Yanjie Su
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究水分子与全碳范德华结之间的相互作用及电荷转移过程，用于湿度传感应用。

研究成果

该研究成功展示了水分子与全碳范德华结之间的相互作用，从而开发出高性能湿度传感器。研究结果凸显了范德华异质结在传感应用中的潜力，并为纳米尺度的电荷转移动力学提供了见解。

研究不足

该研究聚焦于非羧基化(6,5)单壁碳纳米管与石墨烯的范德华结，这可能限制其结论对其他类型碳纳米材料的普适性。湿度传感机制主要基于物理吸附，可能无法解释不同环境中的化学相互作用。

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