據(jù)麥姆斯咨詢報道，來自沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)（King Abdullah University of Science and Technology， KAUST）的研究人員開發(fā)了一款電子傳感器，當(dāng)有毒的工業(yè)和汽車廢氣超出安全水平時就會發(fā)出警報。

現(xiàn)有的大多數(shù)二氧化氮（NO2）檢測裝置都是僅適用于實驗室的機(jī)器，體積龐大，操作復(fù)雜，這款緊湊的新型裝置旨在構(gòu)成空氣質(zhì)量傳感器分布網(wǎng)絡(luò)的一部分，用來檢測與空氣污染相關(guān)的危害氣體。在Khaled Salama實驗室領(lǐng)導(dǎo)該項研究的博士生Mani Vijjapu指出，“我們的傳感器對二氧化氮表現(xiàn)出很高的靈敏度和選擇性，它可以在室溫下工作且功耗非常低?！?/p>

與此前的設(shè)計相比，該裝置的最大優(yōu)勢在于氣體檢測器將所有必要的傳感和信號處理組件集成在全集成的簡單系統(tǒng)中。Vijjapu表示，盡管它很簡單，但是裝置的輸出信號會隨著二氧化氮濃度的變化而變化。

緊湊型KAUST傳感器的核心元件是一個二氧化氮傳感薄膜晶體管。氧化銦鎵鋅（indium gallium zinc oxide， IGZO）薄膜既可以作為器件的電子組件，也可以作為二氧化氮檢測層。

二氧化氮傳感薄膜晶體管的制備

二氧化氮分子被位于晶體管表面的電子所吸引。因此，隨著附著在氧化銦鎵鋅膜上的二氧化氮分子數(shù)量的增加，更多的電子從薄膜表面消失，從而轉(zhuǎn)換電流輸出并觸發(fā)二氧化氮檢測警報。

收到通知后，氧化銦鎵鋅層隨后被來自集成藍(lán)色發(fā)光二極管（light emitting diode， LED）的光恢復(fù)，該發(fā)光二極管在氧化銦鎵鋅層薄膜上產(chǎn)生帶負(fù)電的電子和帶正電荷的空穴，以中和吸收的二氧化氮，從而將其從薄膜表面釋放出來并重置傳感器。

空氣中的二氧化氮分子（紅色和藍(lán)色球體）被傳感器表面的電子（黑色球體）所吸引，觸發(fā)檢測事件（左圖）。光使傳感器恢復(fù)（右圖），并產(chǎn)生帶電粒子以中和、釋放被吸附的二氧化氮。

測試裝置示意圖

KAUST的研究團(tuán)隊?wèi)汛еㄟ^在整個大都市地區(qū)部署這種緊湊型傳感器進(jìn)而改善空氣質(zhì)量的希望，他們打算將研究轉(zhuǎn)化為原型。該項研究成果的詳細(xì)報道見于《ACS Sensors》雜志。
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