环境污染成为当今社会发展日益凸显的问题，对大气环境中有害气体的监控越来越重要，迫切需要研制和发展性能优异的气敏传感材料与器件。IV-VI族二维层状金属硫化物半导体，以SnS2为代表，具备适合的禁带宽度、低廉的价格成本和环保无害的特质，且其电子结构可通过层数、成分等进行大范围调制，气体吸附过程在低温下即可发生，是半导体电阻式气敏元件极具潜力的候选材料之一。
近日，西安交大材料学院戴正飞特聘研究员与南京理工大学曾海波教授针对上述问题开展合作研究，通过一步溶剂热法在黑磷纳米片上原位生长出SnS2纳米片，构建了新型2D-2D黑磷/SnS2 P-N异质结，并将之首次用于高效NO2气体传感应用。在SnS2/BP复合结构中，p型BP具有高氧化性的空穴，可将低价Sn2+氧化为Sn4+，从而可抑制Lewis酸性较强的S空位形成。X射线光电子能谱证实了异质结对低价Sn2+的抑制；同时，研究人员创新性地结合电化学催化分析技术，考察了其在酸性介质下的扩散双电层电容，验证了复合结构对其表面Lewis酸度的抑制作用。基于离子价态和路易斯酸度调控，SnS2/BP异质结传感器能够在室温下检测到100 ppb级痕量NO2，其响应及回复速度快、性能稳定且选择性高。科研人员结合第一性原理计算和原位Raman光谱研究，进一步揭示了其化学吸附增强机理。本研究工作为高性能半导体NO2气敏器件的设计提供了新思路。
论 链接：
https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.07.007
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