半导体金属氧化物纳米材料：合成、气敏特性及气体传感应用

万物互联，传感先行。随着人工智能、通信技术及大数据的飞速发展，万物互联已经日益成为现实。小型化、智能和网络化的传感器已构成物联网、工业4.0和智能制造的重要基础。在众多传感器中，化学传感器是一类对特定分子、离子等具有响应特性并能够将浓度转换为电信号进行检测的电子元器件。化学传感器已逐渐发展成为多学科和融合发展的研究领域之一，展示了巨大的应用潜力和发展前景，并在工业生产、环境监测、食品安全、生物医学、航空航天等诸多领域发挥了不可替代的作用。气体传感器被誉为超越人类嗅觉极限的“电子鼻”，能够精准识别环境中的痕量气体分子。其中化学电阻型气体传感器因其依赖半导体敏感材料与待测气体之间的相互作用（吸附、扩散、催化氧化、脱附等）而成为化学、材料科学、物理、微电子和数学等交叉学科的研究热点。20世纪60年代半导体金属氧化物（SMO）被成功用作气体传感器的核心敏感材料，并由此诞生了费加罗气体传感器，开启了SMO气体传感器在有毒有害气体检测、易燃易爆气体等领域的应用。半个多世纪以来，基础研究和产业界的交互发展加速了SMO气体传感器的研发和应用。当前，如何进一步提升SMO化学气体传感器的灵敏度、选择性和长期稳定性等关键指标，是实现智能化、便携化及低功耗高可靠性SMO气体传感器的关键。上海交通大学出版社推出《半导体金属氧化物纳米材料：合成、气敏特性及气体传感应用》一书，是作者在从事多孔半导体气体传感器科研创新工作的长期积累和经验总结基础上，查阅国内外大量的书籍和学术前沿文献编写而成。本书专业性强、深入浅出，适于不同领域、不同应用层次的读者。本书可作为相关专业的本科生和研究生的课程教材，也可作为致力于半导体气体传感器研究和开发的工程师的参考资料。

本书对半导体金属氧化物基本性质及传感作用机制进行了系统性介绍，并对气体传感器在不同领域的应用与性能优化策略进行详细阐述。全书共分为十章，总结了SMO气体传感器的特点（主要是基本特性）、气体传感器的原理、气固界面气敏催化机制以及各种类型的SMO气体传感器。本书围绕半导体金属氧化物气体传感材料展开，尤其关注了SMO纳米尺度敏感材料的研究进展及其在各种领域中的应用，并从敏感材料的设计与气敏机理、微纳器件与结构设计、应用发展等展望了SMO气体传感器的未来。本书在SMO气体传感器的最新发展及应用物理、材料科学、纳米电子学等各种应用方面提供了广泛的例子，便于读者理解。从气体传感器原理出发，阐明了气体传感器性能与材料的组成-结构-性能之间的关系，由浅入深地揭示了材料结构、组成及形貌对材料电子结构等理化性质的调控，内容涉及化学、材料、高分子、微电子等学科。本书较深入地阐述了气体传感器的敏感材料合成化学、器件制备、敏感机制等方面内容，有利于读者了解气体传感器研究现状和未来发展方向，并激发其从事智能传感研究热情。