【其他论文】掺铝 β-Ga₂O₃ 纳米结构中的温度驱动晶格转变及其在挥发性有机化合物检测中的应用

        由印度理工学院卡拉格普尔分校的研究团队在学术期刊 Journal of Alloys and Compounds 发布了一篇名为Temperature-driven lattice transformation in Al-doped β-Ga₂O₃ nanostructures and its application in VOC detection（掺铝 β-Ga₂O₃ 纳米结构中的温度驱动晶格转变及其在挥发性有机化合物检测中的应用）的文章。

摘要

        本研究针对氟化铝掺杂的 β-Ga₂O₃ 纳米结构在选择性检测甲醛（HCHO）方面的应用进行了系统性研究，重点关注挥发性有机化合物（VOC）的对比基准测试及基于动力学的分析。通过低成本的水热沉淀法合成的材料，随着铝含量（0–10 wt%）的增加，其晶格收缩程度可控，这一结果已通过 Rietveld 精修得到证实。XPS 和 UPS 分析表明，这种诱导的压缩晶格应变促进了氧空位的形成并改变了电子结构，从而促进了氧物种的吸附，并改善了气体相互作用过程中的电荷转移。温度依赖性晶格研究（可用爱因斯坦模型很好地描述）揭示了热驱动的晶格膨胀，同时在高达300 °C的温度下保持结构稳定性，确保了在工作条件下的可靠传感性能。重要的是，观察到晶格应变（约0.22–0.36%）与传感响应之间存在直接关联，其中最优应变可最大化吸附位点和电荷转移效率。在相同条件下，优化后的 5 wt% Al 掺杂 β-Ga₂O₃ 传感器对甲醛表现出优于其他 VOCs 的选择性，检测限低至 7.70 ppb。基于 Eley–Rideal 模型的动力学分析得出 0.2353 eV 的低活化能，证实了表面控制的传感机制。因此，传感性能的提升归因于晶格诱导的缺陷工程，该工程优化了吸附和电荷转移路径，从而实现了对甲醛的高选择性和高灵敏度检测。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.188071