فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

گرافن، ماده دوبعدی کربنی با خواصی نظیر سطح مقطع بالا و رسانایی الکتریکی عالی، کاربردهای وسیعی در ساخت حسگرهای ترکیبات آلی فرار(VOC) دارد. این حسگرها با تغییر خواص الکتریکی گرافن، در مواجهه با مولکول‌های ترکیبات آلی فرار، امکان تشخیص و اندازه‌گیری این ترکیبات را فراهم می‌کنند. چنین حسگرهایی در پایش کیفیت هوا و محیط زیست اهمیت زیادی دارند. در این مطالعه، حسگر مبتنی بر اتصال تک‌لایه گرافن-سیلیکون با استفاده از روش فوتولیتوگرافی و انتقال تر، ساخته شد. برای افزایش کارایی، گرافن با پلاسمای گاز 6SF به گرافن فلوئوردار نیم‌رسانا تبدیل شد و سپس، عملکرد این حسگر در تشخیص گاز اتانول در دو حالت اهمی و ترانزیستوری ارزیابی شد. مشخصه‌یابی سطح این حسگر با استفاده از روش‌های مختلفی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی و نیروی اتمی انجام و اثرات فلوئوردار کردن گرافن  از طریق طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، طیف‌سنجی رامان و طیف‌سنجی بازتاب کلی تضعیف شده، بررسی شد. در نهایت، عملکرد حسگر با اندازه‌گیری تغییرات جریان-ولتاژ در حضور گاز اتانول ارزیابی شد. از نظر عملکردی، جذب اتانول در سطح گرافن فلوئوردار نیم‌رسانا، منجر به الکترون‌دهی و افزایش تعداد حامل‌های بار می‌شود. این تغییرات الکتریکی، اساس عملکرد حسگر برای تشخیص اتانول است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد با اعمال ولتاژ دروازه، حد تشخیص نسبت به اتصالات اهمی کاهش می‌یابد و همچنین حد اشباع نیز کاهش یافته و با افزایش مقدار اتانول، این مقدار کمتر هم می‌شود. در مجموع، عملکرد حسگری در حالت ترانزیستوری از اهمی بهتر است. توسعه نسل جدید حسگرهای VOC  مبتنی بر گرافن، به دلیل سرعت پاسخ بالا، حساسیت عالی و قابلیت اصلاح سطحی، نقشی کلیدی در پایش و کنترل آلودگی هوا ایفا می‌کند.