High-Performance Atomically-Thin Room-Temperature NO2 Sensor

材料科学 薄膜 光电子学 纳米技术
作者
Amin Azizi,Mehmet Dogan,Hu Long,Jeffrey D. Cain,Kyunghoon Lee,Rahmatollah Eskandari,Alessandro Varieschi,Emily C. Glazer,Marvin L. Cohen,Alex Zettl
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:20 (8): 6120-6127 被引量:43
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c02221
摘要

The development of room-temperature sensing devices for detecting small concentrations of molecular species is imperative for a wide range of low-power sensor applications. We demonstrate a room-temperature, highly sensitive, selective, and reversible chemical sensor based on a monolayer of the transition metal dichalcogenide Re0.5Nb0.5S2. The sensing device exhibits thickness dependent carrier type, and upon exposure to NO2 molecules, its electrical resistance considerably increases or decreases depending on the layer number. The sensor is selective to NO2 with only minimal response to other gases such as NH3, CH2O, and CO2. In the presence of humidity, not only are the sensing properties not deteriorated, but also the monolayer sensor shows complete reversibility with fast recovery at room temperature. We present a theoretical analysis of the sensing platform and identify the atomically-sensitive transduction mechanism.
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