花状ZnO/PSi纳米结构通过电化学阻抗谱技术的化学传感性能

摘要： 本研究采用自主研发的电场辅助水溶液法，在多孔硅(PSi)结构上合成了氧化锌(ZnO)纳米结构。通过原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、室温光致发光及拉曼光谱对该纳米结构进行了详细表征。利用电化学阻抗谱(EIS)技术检测极性与非极性两类化学溶剂，通过EIS中的奈奎斯特图识别暴露于ZnO/PSi纳米结构阵列的乙醇、丙酮、甲苯和苯等化学溶剂。结果表明：所生长的花状ZnO纳米结构阵列具有高灵敏度、低功耗的优异化学传感性能。其中暴露于乙醇的ZnO/PSi纳米花表现出最高灵敏度(94.6%响应)，而苯的响应最低(68.4%)。研究推测溶剂与ZnO/PSi纳米结构表面氧物种的相互作用引发电阻变化，促使自由电子迁移至ZnO/PSi纳米花结构的导带并减少表面吸附氧物种数量，继而通过奈奎斯特半圆直径和沃伯格阻抗的变化实现化学传感响应。