Physica E:LSN:基于MXene的納米尺度壓力傳感器
MXene是比石墨烯還火的二維明星材料,身為先進(jìn)的MXene制造商,北科納米推出特惠活動(dòng),mxene等材料九折起,更多優(yōu)惠價(jià)格,等你來秒殺!


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?高空間分辨率和靈敏度的傳感裝置是機(jī)器人技術(shù)的關(guān)鍵,旨在實(shí)現(xiàn)觸摸仿真。大陣列的小型壓力傳感器在發(fā)展技術(shù)中得到了應(yīng)用,如在人機(jī)接口技術(shù)和可穿戴設(shè)備中的柔性壓力傳感器。采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)改善了傳感器的特性。小型壓力傳感器陣列也可用于運(yùn)動(dòng)檢測。超薄二維材料,如石墨烯和磷烯,已被報(bào)道是很有前途的傳感材料。在這里,建議另一種2D材料,MXene,作為納米級(jí)器件的壓力傳感材料。

2019年10月,Gebze Technical大學(xué)Savas Berber教授在國際知名學(xué)術(shù)期刊Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures上發(fā)表一篇題目為:Mo2TiC2O2?MXene-based nanoscale pressure sensor的研究論文,在本工作中,用Mo2TiC2O2雙MXene組成了量子電導(dǎo)器件,并計(jì)算了在垂直于MXene層的外部壓力下的I-V特性。對MXene結(jié)構(gòu)輸運(yùn)性質(zhì)的研究很少,這些作品大多考慮的是Ti基的MXenes。對雜化MXene結(jié)構(gòu)輸運(yùn)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和理論研究也有報(bào)道。在本工作中,計(jì)算了Mo2TiC2O2量子電導(dǎo)器件的電流-電壓特性,并確定了基于Mo2TiC2O2的壓敏納米器件的靈敏度。在這里,集中研究由一個(gè)已經(jīng)合成的MXene組成的納米器件的量子輸運(yùn)特性。本文,首次報(bào)道了壓力對晶體中量子輸運(yùn)的影響。此外,本文使用電子有效質(zhì)量值來評估一個(gè)宏觀Mo2TiC2O2壓力傳感器的能力。本文發(fā)現(xiàn),Mo2TiC2O2納米器件具有中等的靈敏度,可以在較寬的壓力范圍內(nèi)使用,而宏觀的Mo2TiC2O2壓力傳感器在高壓范圍內(nèi)具有更好的閾值檢測性能。結(jié)果表明,Mo2TiC2O2納米器件在沒有能量隙的情況下可以作為傳感器。在間隙打開的情況下,期望它的靈敏度更高。


圖1.?Mo2TiC2O2單元細(xì)胞及壓力器件。

圖2.?壓縮Mo2TiC2O2層的軌道解析電子帶結(jié)構(gòu)。

圖3.?壓縮Mo2TiC2O2晶體的電流-電壓特性。

圖4.壓縮的Mo2TiC2O2晶體的透射光譜。

圖5.傳輸是能量和動(dòng)量分量kb的函數(shù)。

圖6.裝置的靈敏度與施加的壓力的函數(shù)關(guān)系。

? ? ?本文研究了壓縮的Mo2TiC2O2?MXene的電子性質(zhì),并將基于Mo2TiC2O2的量子輸運(yùn)器件作為壓力傳感器。利用非平衡格林函數(shù)技術(shù),得到了Mo2TiC2O2壓敏納米器件在壓縮條件下的電流電壓特性,并計(jì)算了其對不同偏置電壓和壓縮應(yīng)變值的靈敏度。結(jié)果表明,Mo2TiC2O2雙MXene在量子電導(dǎo)的條件下可以作為壓力傳感器。請注意,這是正確的,即使沒有帶隙。雖然在宏觀傳感器設(shè)計(jì)中,適度的電子結(jié)構(gòu)變化是不夠的,但在納米器件結(jié)構(gòu)中可以實(shí)現(xiàn)足夠的電流變化。納米制造技術(shù)應(yīng)該允許用將來合成的其他晶體來設(shè)計(jì)傳感器,即使它們沒有帶隙。基于Mo2TiC2O2的納米器件是一種很有前途的高空間分辨率和高穩(wěn)定性柔性傳感器的候選器件.

