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硫化镉纳米颗粒包覆纸基传感器的湿度传感机制

DOI：10.1016/j.sna.2018.11.034 期刊：Sensors and Actuators A: Physical 出版年份：2019 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 本研究通过实验与计算相结合的方法，揭示了潮湿气体中水分子在硫化镉纳米颗粒（CdSNPs）薄膜表面吸附的显著特征。已知CdSNPs不仅具有优异的光电特性，还能吸附气体或蒸汽中的水分。本研究探究了CdSNPs薄膜电导率随潮湿气体流速变化的情况，为开发湿度或流速传感器提供依据。计算研究表明，潮湿气体流速提升导致吸附分子浓度增加，进而引起CdSNP薄膜电导率变化。由于传感器表面吸附分子的电离作用，水分子吸附与CdSNP薄膜的能带弯曲相关联。当相对湿度约97%时，潮湿气体流速从~200升至600 L/min过程中，传感器电导率呈现55–95%的变化范围。实验现象可通过潮湿气体流速与薄膜表面吸附水分子浓度之间的对数关系得到合理解释。
作者： Mitradip Bhattacharjee，Dipankar Bandyopadhyay
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

识别潮湿气体中水分子在硫化镉纳米颗粒（CdSNPs）薄膜表面吸附的显著特征，并探究CdSNPs薄膜电导率随潮湿气体流速变化而产生的变化，这有助于开发湿度或流速传感器。

研究成果

研究表明，潮湿气体中的水分子在n型半导体纳米颗粒薄膜上吸附时，由于吸附分子的电离作用会形成空间电荷层，从而导致薄膜的电导率发生变化。该成果对于开发基于纳米颗粒的湿度或气体/蒸汽流速传感器具有重要意义。

研究不足

该实验在室温下进行，在较低温度（低于12℃）时，水分子会在传感器表面凝结，导致传感器在重复使用4-5次后响应出现约8%的波动。

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