工业的发展,煤、石油等化石燃料的大量燃烧以及汽车尾气的排放,导致了严重的大气污染问题。为了对污染气体进行准确检测,人们开发了气体传感器。其中,半导体式气体传感器由于尺寸小、高灵敏度、低成本等优点受到了广泛关注。传统的基于半导体氧化物的气体传感器通常需要在加热的条件下才能工作,不但存在功耗高的缺点,而且高温工作也不利于器件的小型化、集成化。此外,在检测可燃性气体时还存在引爆气体的风险。因此,避免加热器的使用,实现传感器的室温工作具有重要意义。二维半导体材料受尺寸效应的影响,与体材料相比,显示出许多优异的性能,已被广泛应用于光电器件、储能、催化、气体传感器等领域。SnS和SnS2作为两种典型的Sn基硫化物,用作气体敏感材料时,可实现气体传感器的室温工作。而且,Sn和S两种元素在自然界中含量丰富,安全无毒,适于实际生产应用。因此,本文围绕SnS和SnS2两种Sn基半导体材料展开研究,主要研究内容如下:首先,通过水热法合成了块状SnS材料,探究了反应时间对材料形貌的影响。同时,将得到的SnS材料制成敏感膜,分别在空气和氮气氛围中退火,探究了退火条件对气体传感器性能的影响。结果显示,在氮气和空气中退火的SnS均对NO2有气敏响应,但在空气中适当退火后的材料气敏性更好。分析原因可能是在空气中退火,部分SnS被氧化成SnS2,导致对NO2具有很好的气敏性。因此,后续重点研究了SnS2纳米材料。接着,通过水热法合成了一种褶皱状SnS2多晶材料,将得到的材料制成敏感膜测试其气敏性。结果显示,褶皱状SnS2材料在140℃加热条件下对NO2显示出良好的气敏性,但室温下性能较弱,分析原因是褶皱状SnS2材料室温下性质不活泼,不能与NO2反应,需要外界加热激活。随后,通过改变反应条件,利用水热法合成了一种纳米片层状SnS2多晶材料,将得到的材料制成敏感膜。气敏测试结果表明,在白光LED辅助照射下实现了对NO2的室温检测,对1ppm的NO2响应值为4.4,且选择性、可重复性良好。由于白光的能量与所制备的SnS2的带隙相匹配,因此,白光激发下可以使SnS2价带中的电子跃迁到导带中,增加了导带中的电子浓度,活化了材料表面与NO2的反应能力,从而提高了SnS2材料的气敏性。接下来进一步调整了反应条件,合成了一种超薄瓣片花状SnS2单晶材料,将材料制成敏感膜在100～500℃下退火,气敏性测试结果显示,300℃下退火的SnS2材料可以实现室温下对NO2检测,对400ppb NO2的响应值高达37。可见退火温度对器件的性能具有重要影响,300℃下退火的SnS2材料杂质含量少,结晶度好,有利于NO2在室温下的吸附、反应和脱附。因此,与前面几种材料相比,室温下超薄瓣片花状SnS2对NO2显示了更高的灵敏度。