研究目的
研究氮超掺杂硅（N-Si）对NOx的气体传感特性，重点实现从超低到超高浓度的宽动态范围检测。
研究成果
这种微结构氮超掺杂硅对NOx气体展现出独特的传感性能，通过结合两种工作原理实现了从约0.011到4000 ppm的宽动态范围。该传感器对低浓度表现出超高灵敏度，并通过在ALI条件下的光伏自供电模式克服了高浓度限制。
研究不足
该传感器在高浓度下的动态范围受n-p导电类型转变的限制。研究还指出环境湿度的影响，并强调需优化传感器制备工艺以确保性能稳定。
N型超掺杂硅在光伏自供电传感模式辅助下对NO<sub>x</sub>气体的快速宽范围检测
DOI：10.1021/acssensors.9b01704
期刊：ACS Sensors
出版年份：2019
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
宽动态范围氮氧化物（NOx）传感器对环境和健康监测至关重要，但鲜有传感器能同时实现超低与超高浓度下的宽范围检测。本文系统研究了用于NOx气体传感的微结构氮超掺杂硅（N-Si）材料。该传感器通过表面电导率变化工作，对低至11 ppb的NOx浓度具有超灵敏响应，并在80 ppb浓度下展现出22秒响应/33秒恢复的快速特性。当NOx浓度升高超过阈值（10-50 ppm）时，由于主要载流子导电类型反转会出现n-p导电类型转变，从而限制传感器在高浓度下的动态范围。然而，在非对称光照（ALI）条件下采用光伏自供电模式工作时，这一限制可被成功突破。通过结合这两种工作原理，最终实现了跨越六个数量级（~0.011-4,000 ppm）的宽动态检测范围。
作者：
Xiao-Long Liu，Yang Zhao，Sheng-Xiang Ma，Suwan Zhu，Xi-Jing Ning，Li Zhao，Jun Zhuang
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