基于GaN/PANI复合材料的高灵敏度的氨气传感器

摘要

【目的】研究了氮化镓（GaN）和聚苯胺（PANI）复合材料在室温下对氨气（NH₃）的气敏特性。【方法】以氧化镓（Ga₂O₃）为镓源，采用原位氮化法制备了GaN微米结构，将GaN和苯胺单体预复合后，通过原位聚合法制备了GaN/PANI气敏传感器并对样品进行了一系列表征。【结果】结果表明GaN与PANI成功复合，GaN微米结构表面与网状PANI结合，从而为气体吸附提供了更多表面位点。测试并对比纯GaN和GaN/PANI复合材料的气敏特性，在室温低湿度条件下，GaN/PANI气敏传感器对体积分数100×10^-6的NH₃响应度可达80.73%，是相同体积分数的NH₃下纯GaN的1.7倍；另外，纯GaN的检测下限为1×10^-6，而GaN/PANI复合气敏传感器的检测下限可达到1×10^-9。进一步分析GaN/PANI气敏传感器的传感机理，丰富的复合材料界面显著提升GaN/PANI传感器的气敏性能。GaN/PANI气敏传感器设计为室温下检测NH₃提供可靠方案。

关键词

GaN/PANI / NH₃气敏传感器 / 原位氮化法 / 原位聚合法