项目名称: 面向无机炸药痕量检测的ZnS量子点气敏性能的掺杂调控及机理研究

项目编号: No.51502336

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 吴钊峰

作者单位: 中国科学院新疆理化技术研究所

项目金额: 21万元

中文摘要: 无机炸药由于成分复杂、挥发性低,其现场检测一直是一个世界难题。为实现室温下对常见四类无机炸药及其六种主要成分的高灵敏、可识别检测,本项目拟在ZnS量子点电阻式气敏传感检测的基础上,通过原位掺杂过渡金属离子、碱金属离子和卤素离子,调控ZnS量子点表面的缺陷位点、氧离子吸附量、表面势垒以及电子耗尽层深度,进而提高基于ZnS量子点的电阻型气敏传感器对无机炸药的灵敏度和选择性,降低其工作温度和响应时间。深入分析掺杂对ZnS量子点结构和气敏性能的调控机理以及掺杂ZnS量子点对无机炸药的响应机理。构建基于ZnS量子点的气敏传感器阵列,并根据主成分法分析,实现对常见无机炸药及其主要成分的可识别检测。本项目的实施将深化掺杂对半导体量子点气敏性能调控机理的认识,使ZnS量子点的应用拓展到室温下的电阻型气敏检测领域,而且为无机炸药的可识别检测提供新的思路和方法。

中文关键词: 量子点;硫化锌;掺杂调控;传感器;爆炸物检测

英文摘要: Due to the complex composition and low volatility of inorganic explosives, the on-site detection of them has been a worldwide problem up to now. In order to achieve the highly sensitive, identifiable detection towards four types of inorganic explosives and the six main ingredients at room temperature, it is proposed to tailor the defect sites, the oxygen adsorption volume, the surface potential barrier as well as the space-charge-layer thickness of ZnS quantum dots by in-situ doping transition metal ions, alkali metal ions and halogen ions. Thus, not only the sensitivity and selectivity towards inorganic explosives would be improved, but also the response time and the working temperature of ZnS quantum dots-based resistive gas sensors would be reduced. At the same time, the tailoring mechanisms of the sensing properties and and the structure of ZnS quantum dots by doping will be discussed. Finally, the ZnS quantum dots-based sensory array will be built, and according to the principal component analysis method, the identifiable detection towards inorganic explosives and its six main ingredients will be achieved. This study will not only enrich the knowledge of gas-sensing properties tailoring of semiconductor quantum dots by in situ doping, but also expand the application of ZnS quantum dots to the field of room-temperature trace detection. Most important of all, this study will shine light on the on-site detection of inorganic explosives.

英文关键词: Quantum dots;ZnS;Doping tailoring ;Sensor;Explosives detection

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