研究目的
研究采用喷墨打印WS2传感层的FET型气体传感器对不同目标气体的气体传感特性。
研究成果
采用喷墨打印WS2传感层的场效应晶体管型气体传感器对NO2气体表现出高选择性，对NO2和H2S有显著响应，而对NH3和CO2的响应可忽略不计。该传感器的性能归因于NO2的电子亲和力，使其成为气体传感应用中极具前景的候选材料，并有望与CMOS技术集成。
研究不足
气体传感器在每次气体暴露周期后无法完全恢复，表明其可逆性可能存在问题。该研究仅针对四种目标气体，可能不适用于其他气体。制备工艺复杂，需要专业设备。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用水平浮动栅极（FG）与控制栅极（CG）交错的pMOSFET型传感器以避免污染。通过喷墨打印将WS2纳米颗粒剥离并沉积作为传感材料。气体传感测试在100°C下进行，使用配备质量流量控制器的测试腔室混合气体。
2：样品选择与数据来源：
器件制备使用6英寸n型硅晶圆。WS2微米粉体经采购后剥离为纳米颗粒。目标气体包括浓度5-10ppm的NO2、H2S、NH3和CO2。
3：H2S、NH3和CO2。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包含超声波清洗机（SONICS VCX-750）、离心机（DAIHAN WiseSpin CF-10）、安捷伦B1500A半导体参数分析仪、质量流量控制器及测试腔室。材料包括WS2微米粉体、NaPF6、DEGDME、DMF、异丙醇（IPA）和SU-8光刻胶。
4：0）、离心机（DAIHAN WiseSpin CF-10）、安捷伦B1500A半导体参数分析仪、质量流量控制器及测试腔室。材料包括WS2微米粉体、NaPFDEGDME、DMF、异丙醇（IPA）和SU-8光刻胶。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：制备过程包括LOCOS工艺、栅氧化层生长、浮动栅多晶硅沉积、钝化层形成、金属电极沉积、SU-8图案化、WS2喷墨打印及退火。气体传感测试通过向腔室注入气体并用安捷伦B1500A监测漏极电流变化实现。
5：数据分析方法：
响应度计算公式为S(%) = (|ID,gas - ID,air| / ID,air) * 100。WS2纳米颗粒表征采用SEM、拉曼光谱和原子力显微镜（AFM）。
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semiconductor parameter analyzer
B1500A
Agilent
Used to measure the gas sensing characteristics, including drain current changes in the FET-type sensor.
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ultrasonicator
VCX-750
SONICS
Used to exfoliate WS2 micro-powders into nanoparticles through ultrasonication process.
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centrifuge
WiseSpin CF-10
DAIHAN
Used to separate exfoliated WS2 nanoparticles from the dispersion by centrifugation.
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mass flow controller
Used to control the concentration of target gases by mixing with reference air in the test chamber.
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scanning electron microscope
Used to characterize the exfoliated WS2 nanoparticles by obtaining SEM images.
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Raman spectrometer
Used to analyze the phase identity of WS2 nanoparticles through Raman spectroscopy.
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atomic force microscope
Used to image and measure the size distribution of WS2 nanoparticles.
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