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Ultrasensitive Detection of VOCs Using a High‐Resolution CuO/Cu2O/Ag Nanopattern Sensor

材料科学 化学电阻器 氧化铜 纳米颗粒 纳米技术 吸附 半导体 丙酮 分辨率(逻辑) 分析化学(期刊) 光电子学 物理化学 人工智能 有机化学 化学 冶金 色谱法 计算机科学
作者
Yoon Mi Choi,Soo‐Yeon Cho,Doohyung Jang,Hyung‐Jun Koh,Jung‐Hoon Choi,Chong‐Hyeak Kim,Hee‐Tae Jung
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:29 (9) 被引量:141
标识
DOI:10.1002/adfm.201808319
摘要

Abstract The p‐type semiconducting copper oxides (CuO and Cu 2 O) are promising materials for gas sensors, owing to their characteristic oxygen adsorption properties and low operation temperature. In this study, the sensing performance of a CuO‐based chemiresistor is significantly enhanced by incorporating Ag nanoparticles on high‐resolution p‐type CuO/Cu 2 O nanopattern channels. The high‐resolution CuO/Cu 2 O/Ag nanochannel is fabricated using a unique top‐down nanolithographic approach. The gas response (Δ R / R a ) of the CuO/Cu 2 O/Ag gas sensor increases by a maximum factor of 7.3 for various volatile organic compounds compared with a pristine CuO/Cu 2 O gas sensor. The sensors exhibit remarkable sensitivity (Δ R / R a = 8.04) at 125 parts per billion (ppb) for acetone analytes. As far as it is known, this is the highest sensitivity achieved for p‐type metal oxide semiconductor (MOS)‐based gas sensors compared to previous studies. Furthermore, the outstanding gas responses observed in this study are superior to the most of n‐type MOS‐based gas sensors. The high sensitivity of the sensor is attributed to i) the high resolution (≈30 nm), high aspect ratio (≈12), and ultrasmall grain boundaries (≈10 nm) of the CuO/Cu 2 O nanopatterns and ii) the electronic sensitization and chemical sensitization effects induced by incorporating Ag nanoparticles on the CuO/Cu 2 O channels.
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