超灵敏二硫化钼湿度传感器研究获进展

目前，二硫化钼湿度传感器的研究主要受限于加工过程本身引入的残留胶对材料表面的污染，影响其对水分子的吸附，从而导致灵敏度低或响应时间长等问题。因此，如何获得高灵敏度、快速响应的二硫化钼湿度传感器成为制约其应用的最重要因素。

针对上述问题，中国科学院物理研究所/国家凝聚态物理实验室(待建)纳米物理与器件实验室最近采用新的剥金方法加工了表面洁净的二硫化钼场效应晶体管，实现了对水分子的灵敏响应。这项工作由实验室的赵静博士在张广玉研究员的指导下完成。

据报道，这种处理方法主要利用二硫化钼和金之间的力远大于金和基底之间的力，从而可以将多余的二硫化钼样品从基底上完全剥离，同时确保用于该装置的二硫化钼表面的清洁。一方面，该方法有效避免了加工过程中反应离子刻蚀后表面残留胶对器件性能的影响；另一方面，加工工艺大大简化，获得表面超洁净的二硫化钼场效应晶体管；光电性能的显著提高也从另一个方面证明了该加工方法得到的样品具有更好的性能。

通过剥金方法获得的二硫化钼场效应晶体管表面超干净，可以灵敏地感知外界湿度变化，大大提高了二硫化钼湿度传感器的灵敏度。除了其超高的灵敏度，水分子的吸附是纯粹的物理吸附，由于二硫化钼表面没有悬挂键，所以该装置可以很容易地解吸，有效地缩短了响应时间和恢复时间。另外，由于化学气相沉积法生长的二硫化钼成膜均匀，可以加工出一系列性能优异的二硫化钼湿度传感器阵列，从而在不同外界湿度的空间分布中起到定位作用，用于实时监测外界湿度分布的变化。

基于超净表面的二硫化钼样品处理的湿度传感器具有灵敏度高、响应时间和恢复时间短、使用寿命长、空间分辨率高等特点，可广泛应用于未来非接触定位系统和二维材料多功能柔性传感器阵列领域。(沈春雷)

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年11月13日)