物理科学学院张军教授团队在Angewandte Chemie International Edition发表学术成果

新闻网讯 近日，我校物理科学学院张军教授团队在Angewandte Chemie International Edition期刊发表了题为“Probing the Structural Dynamics of In₂O₃Using in Situ Raman Spectroscopy: Bridging Material Dynamics and Sensor Functionality”的研究论文。我校为唯一完成和通讯作者单位，张军教授与刘相红教授为共同通讯作者，物理科学学院2023级博士研究生赵娜与常晓副教授为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和山东省泰山学者计划的资助。

半导体气体传感器长久以来面临着工作温度高、能耗高等挑战，尽管通过材料工程已实现策略室温下工作，但由于缺乏实时表征手段，其敏感材料在气体响应过程中的活性物相动态演变机制尚不明确。该研究通过石墨烯（G）诱导辅助合成方法，成功制备了物相可调的In₂O₃同质结构（立方相/菱方相）。优化后的In₂O₃/G复合材料对5 ppm NO₂的响应值达到1208，灵敏度较原始材料提升20倍。

研究采用原位拉曼光谱技术，实时探测了气体暴露前后敏感材料表面的结构动态变化，首次观察到可逆的物相转变过程。通过定量分析反应过程中特征拉曼峰的强度变化，团队精准识别出发挥主导作用的活性物相，建立起瞬态结构变化与传感器响应行为之间的直接关联，澄清了长期以来MOS气敏机制中存在的关键争议。

该研究提出了一种将纳米尺度材料动力学与宏观器件功能相关联的通用方法，不仅为气体传感机制的理论研究提供了新视角，也为高性能低功耗气体传感器的设计与开发奠定了实验与理论基础。

团队刘相红教授和常晓副教授今年分别获批国家自然科学基金面上和青年项目。