物理科学学院青年教师郑威在Matter上发表重要成果

新闻网讯 近日，我校物理科学学院张军教授团队在敏感电子学和传感器领域取得重要研究进展，研究成果以“Mixed-dimensional heterojunction by 3D CdS nanowire arrays bridged with 2D WSe₂for ultrafast photoelectric gas sensor”为题发表在Matter期刊（Cell姊妹刊）。团队的青年教师郑威副教授和2023届硕士生路国才为共同第一作者。该工作得到了国家自然科学基金等多个项目资助以及德国洪堡大学团队的支持与合作。

低维纳米结构，如二维材料广泛用于气体传感器，但由于敏感层结构紧凑，传感器在室温下灵敏度较低，响应和恢复速率较慢。基于低维纳米单元构筑的德华异质结，不仅耦合了多种材料的物化特性，还具有独特的界面电子性质。本论文报道了一种新颖的混合维度范德华异质结构，由化学气相沉积合成的三维CdS纳米线阵列和二维WSe₂纳米片构建而成，用于光电增强气体传感器。在这种结构中，纳米线阵列既充当电极材料，又充当敏感层。结构内部丰富的空间有利于气体分子的扩散，从而提高传感器的性能。

在室温紫外光照射下，CdS/WSe₂/CdS异质结传感器在室温下对NO₂和NH₃具有双功能探测性能，呈现出高度选择性和可逆性，检测限分别为60和54 ppb。特别是，依托于异质结界面的快速电荷传输，传感器对1ppm NO₂和NH₃具有极快的响应速度（<1s）。本文提出的混合维度结构设计将为多维度电子器件集成提供新的思路，为高灵敏低功耗气体传感器开发提供借鉴。

图1.混合维度CdS/WSe₂/CdS异质结传感器

Matte是Cell Press出版社继Chem，Joule之后推出的材料类旗舰刊物，与Cell，Chem和Joule互为姊妹刊。聚焦各领域内的优秀先进材料的原理性研究及应用研究，旨在推进材料学在多个学科领域内的发展，推动先进材料的实用化发展进程。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.11.008