传感器微纳制造工程中心

一、主要研究方向和研究内容

方向一：气敏光电功能材料制备

本方向以高性能材料制备为核心。氧化物半导体气体传感器具有制作工艺简单、成本低等特点，被广泛应用。衡量该类气体传感器的性能制备包括灵敏度、响应-恢复时间、稳定性和选择性，其中，前三指标基本得以解决。然而，该类传感器存在的最大问题是对目标气体的选择性较差。针对半导体气体传感器选择性差这一瓶颈问题。申请人团队通过 p-n 结界面电子-空穴调控，在 CO 和 H2共存环境中实现了传感器只对目标气体 H2选择响应，完全消除了 CO 的干扰。这突破了该类传感器对目标气体选择性差的问题，为p-n复合材料对不同复杂环境中目标气体的准确定量提供了范例。基于这一成功范例，首次提出了高选择性机理模型。这为下一步研发系列 p-n 型复合材料，解决系列复杂环境气体准确定量提供了创新的研究方向。

方向二：气体传感器微纳制造

本方向以成果转化为目标，涵盖气体传感器组装与测试、半导体微纳制造。团队以传感器为载体，推进设计与微纳制造工艺的深度结合，突破现有技术与知识产权壁垒。开展以需求为导向的跨学科产学研用协同创新，以市场为目标的创新性技术研发，同时努力服务、培育和孵化传感材料与器件的高精尖科技公司。基于以上基础，本平台研究内容包括：该研发平台以市场为导向，以开发新型微纳气体传感器为目标，开展高选择性敏感材料普适性合成方法研究、高性能气体传感器的机理与研制研究、新型微纳气体传感器研制和微纳集成创新研究。实现传感器在其它多组分干扰性气体共存环境中，对目标气体选择性响应的应用。

方向三：基于气体传感的敏感机理及其交叉学科应用

本方向基于气体传感方法，开展表界面科学方向研究。大量实验现象和应用实例已充分证明，材料表界面与体相成分存在很大差异。随着理论研究的深入和实验技术的发展，表界面科学得到了快速的发展，已在材料、化学、工程等学科中得到了极其重要的应用，为解决系列科技前沿技术背后的科学问题奠定了重要的理论基础。申请人及其团队在前期研究中发现了系列交叉学科领域的新思路，并取得的新进展，例如：（1）申请人发现固体化学反应过程中反应物与产物间的界面层也具有和物理器件中p-n异质结类似的界面，我们称其为“类p-n异质结界面”。这一发现，有望通过界面处形成的内建电场，来调控化学反应速率。进而，通过外场作用于内建电场，形成基于内建电场调控的动力学研究新方向。这些可为光电催化、p-n结能源转化等领域提供理论支撑。（2）传统化学吸附研究方法是通过化学吸附过程中对气体的吸附变化量来表征化学吸附行为。而化学吸附过程中有一个重要的特征是：吸附质分子与固体表面原子（或分子）发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用。因此，通过气体传感电信号可以作为研究化学吸附的一种新方法。据此，我们将气体传感现象应用到化学吸附电信号的表征，捕捉到传统化学吸附所无法捕捉到的化学吸附行为。这些可为多相催化、吸附动力学、原子分子理论研究提供实验证据。

二、人才团队情况

负责人情况：殷锡涛，博士，教授，2020年引进高层次（四层次）人才，山东省“泰山学者”，山东省“青创人才引育计划”团队带头人。近 5 年，负责人以第一/通讯作者在表界面物理化学和传感器相关领域发表 SCI 论文 43 篇（其中，JCR一区/Top 期刊 31 篇），ESI 高被引论文（前 1%）6 篇。论文SCI总被引1833次，H指数26。主持承担国家自然科学基金面上项目 2 项、山东省高等学校“青创人才引育”团队项目1项、山东省自然科学基金重点项目等省部级项目 3 项、yl6809永利高层次人才引进项目 1 项等各类科研项目近20项。申请国家专利 5 项，授权 3 项，实施 1 项。另外，申请人研发的多级配气及检测系统成功在全国开发并应用50余套，并担任该企业技术顾问。参加国家自然科学基金重点项目 2 项，其它国家级项目 3 项。获“第八届全国高校冶金院长提名奖”（排名第一，2019年），“辽宁省自然科学学术成果一等奖”（排名第一，2019年）等。

团队情况：团队有核心骨干教师10人，其中教授4人，副教授2人，讲师4人。近几年，成员在高水平和业内顶级期刊发表SCI学术论文200余篇，ESI高被引论文8篇。申请国家专利20余项。主持国家自然基金项目10余项，省部级、企业等项目20余项。团队成员长期从事传感与微纳制造领域的研究。通过表/界面层形成物理化学研究，结合材料器件仿真模拟，解决半导体传感、微纳制造等关键技术的科学问题；通过p-n结界面电子-空穴调控基础研究，解决气体传感器选择性差的技术瓶颈。通过微纳制造工艺创新，为传感器的设计、组装提供先进技术支持。团队将建成实现气体传感器的技术开发、成果转化、检验检测、创新创业等功能的创新平台。