本报讯 （姜树明 虞强 徐香翠）二氧化氮（NO2）是影响空气质量的主要污染物之一，作为常见的大气污染物会刺激呼吸器官，引起急性毒作用和慢性毒作用，影响和危害人体健康。日前，扬州大学机械工程学院张超研究团队称，“他们在室温气体传感器研究取得新突破。今后，研究成果在低浓度NO2的检测、监控、预警等方面，有着广泛的应用前景。”

    研发低成本半导体气敏技术以加强对有害NO2气体的监控，对空气质量预警和促进社会的可持续发展非常重要。金属氧化物半导体是目前公认的具有较好应用前景的NO2气敏材料，工作温度是半导体气体传感器的一个关键参数，决定了传感器表面的气体化学反应，对传感器的灵敏度、响应时间、选择性、能耗、甚至传感器结构都有重要影响。张超说， “降低工作温度不仅意味着较低的能耗，更简单的传感器结构，也意味着较高的材料稳定性及输出稳定性。工作温度的降低还可以增强传感器在复杂气氛条件下的安全性及可用性。”

    据了解，近年来，扬州大学机械工程学院的研究团队在江苏特聘教授张超的带领下，将室温半导体气体传感器的研究作为重点研究方向，已在室温气体传感器研究取得新突破。其研究成果体现在：巧妙的采用液料等离子喷涂将高浓度的氧缺陷引入到ZnO中，在可见光的激发下，高浓度氧缺陷态ZnO在室温下表现出优异的二氧化氮（NO2）气敏性能。通过调节喷涂参数成功将ZnO的带隙从3.37 eV减小到2.15 eV，喷涂态ZnO的光吸收范围已拓展到整个可见光区域，在蓝光照射下，缺陷态ZnO对1 ppm的NO2的灵敏度可达到3.6，表现出良好的室温响应性能。 研究团队通过双氧水处理向ZnO中引入不同浓度的氧空位，发现半导体表面活性会随着氧缺陷浓度的增加而增大。当氧空位的浓度从1.9%增加到4.8%时，ZnO的带隙从3.23减小到2.48。氧空位是氧化性气体很强的吸附位点，高浓度氧缺陷引入半导体可显著提高其室温气敏性能。研究团队还通过密度泛函理论计算发现氧空位在半导体的带隙中形成深施主能级，在可见光的照射下深施主能级处的电子被激发到导带，从而拓宽了宽带隙半导体对可见光的吸收。在白光照射下，氧空位浓度为4.8 %的ZnO对0.9 ppm的NO2的灵敏度可达到5.3，且响应和恢复时间更短。