项目名称: 面向呼气标记物检测的高性能半导体氧化物传感器的研究

项目编号: No.61474057

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 刘凤敏

作者单位: 吉林大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 面向超低浓度呼气标记物的准确检测,如何大幅度提升半导体氧化物传感器的灵敏度、选择性和抗湿性是急需解决的关键科学和技术问题。本项目融合半导体氧化物的纳米化、掺杂改性、表面修饰和紫外光照射等技术,采取综合策略突破上述瓶颈,为实现半导体氧化物气体传感器在医疗领域的应用奠定基础。采用半导体氧化物的分等级结构化→纳米掺杂改性→紫外光辐照增感三级增感策略增强传感材料的识别功能、转换功能和敏感体利用效率,进而提高对典型呼气标记物NO和NH3的灵敏度和选择性;采用吸湿性组分掺杂→憎水性基团或组分表面修饰→紫外光照射除湿三级抗湿策略提高传感器的抗湿性,实现高湿环境下对呼气标记物的准确测量;探索面向应用的可靠性试验方法和技术,为研究半导体氧化物传感器失效机理和制定改进策略提供依据。本项目的实施不仅能为医疗用便携式呼气检测仪提供核心器件,也能为改进半导体氧化物气体传感器的性能提供新策略、新方法和新技术。

中文关键词: 气体传感器;氧化物半导体;纳米材料;呼气检测;抗湿性

英文摘要: To detect accurately breath markers in trace concentrations, the sensitivity and selectivity as well as the independence on the relative humidity of the gas sensors based on semiconductor oxides must be improved greatly, which is tremendous and present a major challenge. In the present project, a comprehensive strategy including of material nanostructure, doping technology, surface modification and ultraviolet irradiation is used to enhance the properties of the sensors. Particularly, the sensitive and selective detection of NO and NH3 gases could be achieved for their high recognition, conversion and utilization efficiency of the sensing materials. Consequently, the loading additive material, surface modification and ultraviolet irradiation are suggested as an effective method to decrease the dependence on the relative humidity of the gas sensors and finally realize the accurate measurement of the target gas in highly humid environment. From application viewpoint, the experimental method and technology relative to the reliability of the sensors should be explored, which play a key role to develop failure mechanisms and improvement strategies for the application in breath analysis. The performing of this project can offer not only high performance sensors for the portable breath analyzer, but also the new strategy, method and technology for improving the sensor performance of semiconductor oxide sensors.

英文关键词: gas sensor;semiconductor oxide;nanomaterial;breath testing;independence on relative humidity

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