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Metallic Ti3C2Tx MXene Gas Sensors with Ultrahigh Signal-to-Noise Ratio

材料科学 信噪比(成像) 光电子学 噪音(视频) 金属 光学 计算机科学 物理 图像(数学) 人工智能 冶金
作者
Seon Joon Kim,Hyeong‐Jun Koh,Chang E. Ren,Ohmin Kwon,Kathleen Maleski,Soo‐Yeon Cho,Babak Anasori,Choong‐Ki Kim,Yang-Kyu Choi,Jihan Kim,Yury Gogotsi,Hee‐Tae Jung
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:12 (2): 986-993 被引量:1382
标识
DOI:10.1021/acsnano.7b07460
摘要

Achieving high sensitivity in solid-state gas sensors can allow the precise detection of chemical agents. In particular, detection of volatile organic compounds (VOCs) at the parts per billion (ppb) level is critical for the early diagnosis of diseases. To obtain high sensitivity, two requirements need to be simultaneously satisfied: (i) low electrical noise and (ii) strong signal, which existing sensor materials cannot meet. Here, we demonstrate that 2D metal carbide MXenes, which possess high metallic conductivity for low noise and a fully functionalized surface for a strong signal, greatly outperform the sensitivity of conventional semiconductor channel materials. Ti3C2Tx MXene gas sensors exhibited a very low limit of detection of 50–100 ppb for VOC gases at room temperature. Also, the extremely low noise led to a signal-to-noise ratio 2 orders of magnitude higher than that of other 2D materials, surpassing the best sensors known. Our results provide insight in utilizing highly functionalized metallic sensing channels for developing highly sensitive sensors.
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