图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研究取得重要进展
图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研究取得重要进展
中国科学院合肥物质科学研究院联合团队近期取得突破性进展，成功研发出一款基于图形化氧化铟锡薄膜的新型臭氧传感器。该装置以商用氧化铟锡玻璃为基材，结合飞秒激光刻蚀和等离子体刻蚀两项先进工艺，实现了对微量臭氧的高精度、高稳定性检测。
近年来，臭氧污染特别是近地面臭氧浓度升高，成为大气污染治理的重点议题。传统金属氧化物半导体臭氧传感器在实际应用中存在诸多限制，例如外部加热可能引起臭氧分解、湿度影响显著，以及批量生产中性能一致性难以保证等问题。为解决上述技术瓶颈，该研究团队创新性地提出一种自上而下的自加热设计方法。
该方法首先利用飞秒激光在氧化铟锡玻璃表面刻蚀出蛇形电极结构，随后通过氩氢混合等离子体对材料表面进行处理，形成具有高比表面积的粗糙化结构，从而增强臭氧分子的吸附与电荷转移效率。最终制备出尺寸仅为1.4×2.1×0.3 mm3的微型传感器。该传感器通过自加热机制，使敏感区域局部温度达到180 ℃，从而有效避免了传统加热方式对臭氧分子的干扰。
实验数据表明，该传感器在20–1000 ppb臭氧浓度范围内表现出优异的线性响应和良好的环境适应性，尤其在湿度变化条件下仍能保持较高的测量准确性。其对臭氧的选择性也优于现有技术，与国际公认的紫外吸收法分析仪的测量结果一致性高达93.6%。
该传感器具备制备流程简单、晶圆级可扩展性良好等优势，具备良好的产业化前景。其有望广泛应用于室内外大气污染监测网络，为构建精细化、网格化的空气质量监控体系提供关键技术支持。
相关研究成果已发表于国际权威期刊《纳米快报》（Nano Letters），研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。
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