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- 預(yù)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(yīng)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(dāng)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(fù)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。“我們的傳感器對NO 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(dǎo)研究的Khaled Salama實驗室的一名學(xué)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(yīng)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(dǎo)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(dāng)設(shè)備的電子組件，又充當(dāng)NO 2感應(yīng)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(fù)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(dǎo)體的基于金屬氧化物的薄膜晶體管傳感器的感測和復(fù)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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