近期，兰州理工大学理学院青年教师白京陇、教授魏智强团队在金属氧化物半导体气敏传感机制研究方面取得重要进展，其研究成果以“In Situ PL Tracking the Evolution and Functionality of OxygenDefects in the In2O3-Based NO2Gas Sensor”为题，在国际传感器领域顶级期刊《ACS Sensors》（中科院一区，TOP期刊）上发表，并获选为期刊封面文章。
研究表明，氧缺陷（包括氧空位和间隙氧）是影响金属氧化物半导体（MOS）气敏性能的关键因素之一。然而，在气敏过程中原位揭示氧缺陷的本征作用机制，一直是该研究领域的难点。白京陇老师课题组通过水热法成功制备了原始In2O3单晶多孔纳米片，并进一步通过钬（Ho）、镨（Pr）单掺杂及二元掺杂策略，实现了对材料中氧缺陷类型的有效调控。研究过程中，团队利用原位光致发光（PL）技术实时追踪了气敏响应过程中氧缺陷的动态演变行为。气敏测试结果表明，Ho/Pr掺杂后的In2O3传感器在较低功耗下，对10 ppm二氧化氮（NO2）的响应值从原始材料的8.5显著提高至37.5，同时表现出更高的稳定性和选择性。尤为重要的是，通过原位PL分析，该研究首次明确了氧空位（VO••）对吸附氧离子的促进作用以及间隙氧（Oiʺ）的抑制行为，并建立了传感器响应值与氧空位浓度之间的正相关关系。这一发现为理性设计高性能金属氧化物气敏材料提供了重要的理论依据和新思路。
该研究工作得到了国家自然科学基金、甘肃省青年科技基金和兰州理工大学“红柳优秀青年人才支持计划”等项目的支持。白京陇老师为论文第一作者和通讯作者，兰州理工大学为论文第一完成单位。（图/文：白京陇；审核：穆龙）
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