二維過(guò)渡金屬二氯化物（TMDs）以其獨(dú)特的性能作為傳感材料，對(duì)開發(fā)具有卓越性能的傳感器具有極大的興趣。最近TMD已經(jīng)在一些研究中得到了關(guān)注，并有可能在核能領(lǐng)域和空間應(yīng)用中得到應(yīng)用,因?yàn)樗鼈儽旧眢w積小、重量輕、功率要求低，而且具有明顯的電/化學(xué)特性。但此類領(lǐng)域的傳感器或電子設(shè)備所面臨的挑戰(zhàn)之一是在電離輻射下的堅(jiān)固性和可靠的操作。如高能質(zhì)子、電子、α粒子、X射線和γ射線（伽瑪射線）。二硒化鉑（PtSe2），一種TMD層狀材料，由于其固有的特性，如低溫生長(zhǎng)、室溫下高載流子遷移率、層狀載流子傳輸特性和長(zhǎng)期空氣穩(wěn)定性，吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。PtSe2因其在體相中的半金屬導(dǎo)電性和單層形式的帶隙為1.2 eV的半導(dǎo)體特性而成為一種有前途的材料。PtSe2杰出的內(nèi)在特性，包括這種隨厚度變化的半金屬到半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，在50K時(shí)達(dá)到108的超高導(dǎo)通率，已經(jīng)在高性能（光）電子設(shè)備的應(yīng)用中變得越來(lái)越引人注意。PtSe2的載流子遷移率在理論上是MoS2的8倍，與黑磷（BP）的遷移率相當(dāng)。此外。超薄的 PtSe2在氣體傳感方面表現(xiàn)出了很好的潛力。盡管PtSe2的優(yōu)點(diǎn)已被證實(shí)，但它對(duì)相對(duì)濕度的電反應(yīng)和離子輻射的影響仍然是未知的。根據(jù)早期的報(bào)告，密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明H2O分子之間的弱 H2O分子和PtSe2單層之間的相互作用。這可能導(dǎo)致傳感性能不穩(wěn)定。然而，摻入雜質(zhì)或創(chuàng)造缺陷點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)性的增強(qiáng)，是一種有效的方法來(lái)提高基于納米材料的傳感器的靈敏度。
近日來(lái)自韓國(guó)電子和電信研究所的石墨烯研究團(tuán)隊(duì)在ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGIES（DOI: 10.1002/admt.202100751 ）期刊上發(fā)表了一篇題為“Highly Sensitive and Fast Responsive Humidity Sensor based on 2D PtSe2 with Gamma Radiation Tolerance ”的研究文章，該篇論文創(chuàng)新性的對(duì)二維TMD材料PtSe2作為濕度傳感器的傳感特性和電離輻射效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，濕度傳感器在20-85%的相對(duì)濕度（RH）范圍內(nèi)表現(xiàn)出明顯的電流信號(hào)變化，最高可達(dá)105階，并具有60毫秒的快速響應(yīng)時(shí)間。在10kGy的γ射線（60Co）照射期間，PtSe2的實(shí)時(shí)電輸出，以及隨后的材料表征都證明了它們?cè)谫ゑR射線下的獨(dú)特穩(wěn)定性。未來(lái)基于PtSe2的濕度傳感器對(duì)濕度的精確和快速檢測(cè)被證明是一種潛在的泄漏定位器應(yīng)用。
該篇研究論文中二維TMD材料PtSe2作為濕度傳感器的濕度表征實(shí)驗(yàn)主要基于NEXTRON提供的定制微探針系統(tǒng)及高精度濕度控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：Humidity Measurement Setup: A custom-developed humidity measurement system was used to investigate the electrical response of the PtSe2 humidity sensor at various humidity levels. The setup
contained a water bubbler, N2 supply, micro?ow controller (MFC), a micro vacuum probe station (NEXTRON Co.) humidity chamber, Keithley 2636B system, a high accuracy reference humidity sensor (SHT85, Sensirion), and a computer (software & UI) as shown in Figure S4a in the Supporting Information. The as-fabricated PtSe2 sensor was
probed inside the sealed main chamber with two separate inlet lines for MFC-controlled dry and humid air. The RH% inside the main chamber was adjusted by the MFC by a range of N2 ?ow from 100–2000 sccm. Through the Sensirion software, the highly accurate reference digitalhumidity and temperature sensor were used to precisely monitor the RH% inside the main chamber. The electrical data of the PtSe2 humidity sensor under various humidity levels were collected in a GUI-based characterization software from the analyzer.
