近日，湖北大学微电子学院王钊教授研究团队在室温氢气传感器领域的研究取得新进展，以《Self-Embedded In/In2O3 Schottky Junctions inLiquid-Metal-Derived 2DOxides for Fast and Selective Room-Temperature H2 Sensing》为题，发表于权威期刊《Advanced Functional Materials》。
氢气兼具清洁能源载体、化工原料和冷却剂的多重属性，广泛应用于能源、交通、建筑、冶金、化工、半导体和航空航天等领域。但氢气具有极宽的爆炸极限（4%～75%）和极低的点火能量（0.02mJ），在生产、使用、运输、储存和加注过程存在较高的安全隐患。因此，开发快速灵敏、稳定可靠的高性能氢气传感器，是氢能及相关产业发展的关键需求。半导体氢气传感器具有灵敏度高、性能稳定、使用寿命长且成本低廉等优势，但传统半导体氢敏材料普遍需要在200°C以上高温工作，不仅增加了系统复杂度和能耗，还存在选择性差、易中毒失效等关键问题。开发可在室温下快速、高灵敏检测ppm级氢气泄漏的高性能半导体氢气传感器，始终是该领域亟待突破的技术瓶颈。
图1.自嵌入肖特基结的In/In2O3基氢气传感器的室温氢敏性能
该团队创新性地利用液态金属剥离过程中的In残留，成功构建了具有自嵌入肖特基结的二维In2O3薄膜基氢气传感器。通过调控剥离次数，实现了In纳米岛在超薄In2O3中的可控分布，原位揭示了该薄膜由自嵌入肖特基结主导的室温氢敏响应机制，所开发的传感器在室温下展现出4.4秒超快响应、高响应度、优异氢气选择性和优异稳定性。这项研究不仅攻克了室温氢传感的技术瓶颈，其“变废为宝”的设计理念更为新型功能材料开发提供了全新思路。论文第一作者为纳米材料与器件专业2022级博士研究生杨洋。
王钊教授团队长期致力于高性能半导体氢气传感器研究，在国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目和湖北省楚天英才科技创新团队等国家和省部级课题支持下，在《Advanced Functional Materials》《Nano Energy》《ACS Sensors》《Sensors and Actuators B: Chemical》和《Science China Materials》等权威期刊发表论文100余篇，引用5000次，授权发明专利20余项，牵头制订氢气传感器安全性能测试方法等团体标准，室温氢气传感器等3项专利成果实现转化。
论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.202500605
（审稿：王晓玲）
