随着5G的到来,我们已经全民进入万物互联智能传感的时代。传感器作为获取外界信息的窗口和媒介,是整个5G应用网络的核心部件。作为众多传感器之一的气体传感器的应用场景十分广泛,具有很大的市场前景。半导体金属氧化物占据了当今传感器很大一部分的市场,受到了广泛的研究。但是金属氧化物基传感器仍然面临着一些局限性,如选择性差、工作温度高、稳定性差等。金属氧化物中存在着氧空位,造成与外界的交互过程从而引起材料迁移率的改变,这也是其稳定性差的原因之一。而金属硫化物中存在的是硫空位而不是氧空位,不存在与外界进行交互的过程,进而在稳定性方面会有一定的提升。金属硫化物的成本低廉,可以通过水热、原子层沉积、化学气相沉积等方式合成。另外,金属硫化物具有可调节的能带结构、良好的亲和力和电化学性能,有利于其在气体传感器中的应用。因此本论文以金属硫化物为核心,通过石墨烯修饰的方式调控其气敏性能,研发面向市场的具有高性能、快速实时监测的气体传感器。主要工作内容如下:1、我们以二维(2D)二硫化锡纳米片作为主体材料,利用石墨烯修饰构建2D/2D复合传感材料。研究石墨烯的加入量改变对二硫化锡的微观结构、粒子聚集、化学状态的影响,并对气敏性质进行了多方位的调控。实验结果表明当石墨烯的加入量为0.8%时,器件的气敏性能达到最佳,工作温度从200°C降到了150°C,响应从5提高到了32。这是材料的几何效应、化学效应、电子效应共同作用的结果。2、我们以三维(3D)的硫化锌球作为主体材料,采用与同样的方法,通过改变石墨烯的加入量,对硫化锌的微观结构、化学状态和气敏性质进行了全方位的调控,并发现当石墨烯的加入量为0.5%时,器件的气敏性能达到最佳。但是我们发现相比第二章中引入石墨烯带来的显著作用,引入石墨烯对硫化锌基气体传感器的提升并不是很明显,这是由传感材料的2D/3D复合结构的相对局限性造成的。本论文着眼于5G的商业化大潮,立足于金属硫化物基气体传感器,细致的探讨了石墨烯对金属硫化物气敏性能的调控作用。并通过对比2D/2D的石墨烯/二硫化锡材料和2D/3D石墨烯/硫化锌材料,总结了不同的半导体接触结构对气敏性能的影响。得到了实验结论和分析方法可以为半导体气体传感器的科研工作者提供借鉴。