【摘 要】
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钙钛矿材料由于具有成本较低、易于合成、载流子迁移率高以及双极电荷传输等优点使其有望用于高效气敏传感器。目前钙钛矿材料气敏传感器已被证明对NH3、NO2等极性气体产生高响应,然而传统的有机/无机杂化钙钛矿材料由于环境稳定性较低,严重制约了其进一步应用。在本文中,我们制备了多种钙钛矿气敏传感器,并研究了其对甲醛（HCHO）气体的气敏响应。在上述研究基础上,我们采用原位生长法制备了 δ-CsPbI2.6
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钙钛矿材料由于具有成本较低、易于合成、载流子迁移率高以及双极电荷传输等优点使其有望用于高效气敏传感器。目前钙钛矿材料气敏传感器已被证明对NH3、NO2等极性气体产生高响应,然而传统的有机/无机杂化钙钛矿材料由于环境稳定性较低,严重制约了其进一步应用。在本文中,我们制备了多种钙钛矿气敏传感器,并研究了其对甲醛（HCHO）气体的气敏响应。在上述研究基础上,我们采用原位生长法制备了 δ-CsPbI2.6Br0.4气敏传感器,研究了前驱体溶液浓度与薄膜热处理温度对传感器气敏性能的影响,确定了制备δ-CsPbI2.6Br0.4气敏传感器的最优条件。我们研究了 δ-CsPbI2.6Br0.4气敏传感器对HCHO的灵敏度、响应恢复时间、重复性和选择性等气敏性能,初步揭示了δ-CsPbI2.6Br0.4气敏传感器与甲醛之间相互作用的机理,主要开展了以下研究:（1）使用钙钛矿材料 δ-CsPbI2.6Br0.4、Cs2PbI2（SCN）2、MA3Bi2I9 制备气敏传感器并分析其气敏性能,发现δ-CsPbI2.6Br0.4气敏传感器对甲醛的响应最高,并以此为基础进行后续研究;（2）通过研究不同浓度前驱体溶液与不同热处理温度对气敏传感器性能的影响,我们发现在浓度为0.6M,热处理温度为340℃时薄膜呈现有利于气敏响应的纤维表面,其灵敏度随着甲醛浓度的增加而增加,具有较快的响应恢复时间（响应时间为40s,恢复时间为43s）,优异的重复性与选择性;（3）结合实验结果,我们进行了理论计算并分析了 δ-CsPbI2.6Br0.4与甲醛相互作用的机理:甲醛还未接触气敏传感器时,空气中的氧气被吸附到气敏传感器中,捕获半导体导带中的电子,并转化为Oads（O-2ads,O-ads,O2-ads）,导带内电子浓度降低,器件电阻增大。随后,将气敏传感器置于甲醛气氛中,甲醛气体的O原子与δ-CsPbI2.6Br0.4的Cs原子结合,甲醛由气态转化为吸附态,与吸附氧反应生成CO2和H2O,电子被释放并进入δ-CsPbI2.6Br0.4的导带,从而使得导带中的电子浓度增大,器件电阻减小。
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