V2O5 alréteggel funkcionált grafén alapú ammóniaérzékelők: Kémiai gőzbetétes és epitaxiális grafén összehasonlító vizsgálata †

Gázérzékelő eszközök fényképei, amelyek a) PLD-funkcionális CVD grafén alapján Si/SiO2 szubsztrátumon, és (b) epitaxiális grafénen alapulnak SiC szubsztrátumon. Az elektródák közötti hézag CVD esetén 1 × 4 mm2, epitaxiális grafén esetében pedig 1 × 2 mm 2. Az elektródák tetején lévő CVD grafénlap sötétebb rózsaszínű területként jelenik meg az (a) pontban a kissé eltérő reflexiós tulajdonságok miatt. A V2O5 lézeres lerakódásának területeit szaggatott vonallal jelöltük.

szabad

Az érintetlen és a PLD-vel kezelt grafén felületek SEM képei: (a) érintetlen CVD grafén, (b) V2O5-sel funkcionalizált CVD grafén, (c) SiC-on érintetlen érintetlen epitaxiális grafén és (d) ugyanaz V2O5-vel funkcionalizált.

(a) A CVD-grafén tipikus Raman-spektrumai az érzékelőberendezésben, az elektródák között rögzítve a V2O5 lézeres lerakódása előtt és után: a V2O5 lerakódása után erős hibával kapcsolatos D és D ’csúcsok jelennek meg. (b) SiC/EG Raman-spektrumai a V2O5 lerakódása előtt és után. Az alacsonyabb jel/zaj arány az alsó nyomban a lézeres teljesítmény 17-szeres csökkenésének volt köszönhető, a SiC/EG/V2O5 esetén a hibával kapcsolatos D és D ’csúcsok nem voltak észrevehetően.

A V2O5-re épülő szenzorok elektromos vezetési válasza funkcionális (a) CVD-grafént Si/SiO2-on és (b) EG-t SiC-n, változó NH3-koncentrációkra szobahőmérsékleten. Az érintetlen grafén eredményeit referenciaként mutatjuk be. A mérések során állandó UV fény világított, kivéve az összehasonlításhoz bemutatott egyetlen sötét futtatást. A relatív páratartalom 20% volt. A gáz expozíciójának és visszanyerésének minden időintervalluma 900 másodperc.

A nedvességtartalom hatása az érzékelők gázválaszaira a V2O5 alapján (a) CVD grafén Si/SiO2-n, és (b) Si SiC-n alapuló, változó NH3-koncentrációkra szobahőmérsékleten. A mérések során állandó UV fény világított; a gáz expozíció és visszanyerés időintervallumai 900 s voltak.

A stacionárius relatív válaszamplitúdók függése az NH3 koncentrációtól (fekete pontok) a) CVD grafén és (b) V2O5-sel funkcionált epitaxiális grafén érzékelők esetében. A folytonos vonalak görbéket illesztenek a kéthelyes Langmuir adszorpciós modellhez ((2) egyenlet). Megjelennek a modellezett görbék együtthatói is.

A CVD-grafén és az epitaxiális grafén-érzékelők válaszadási amplitúdóinak összehasonlítása különböző szennyező gázokkal lézeres lerakódású V2O5 réteggel és anélkül.