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2026 article

All-2D van Der Waals Heterostructure-Based Gate-Sensitive Field-Effect Transistor Platform for Ultrasensitive and Selective Hydrogen Sensing

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Rattachement africain : cn, us, au. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

The rapid development of the Internet of Things (IoT) and smart industrial systems has created an urgent demand for high-performance gas sensors capable of room-temperature operation with low power consumption. To date, while field-effect transistor (FET) architectures have demonstrated remarkable capabilities in addressing key challenges related to miniaturization, power consumption, and sensitivity, the conventional designs' critical dependence on channel materials for selectivity and stability imposes stringent selection criteria, which significantly limits their application scope. Here, we report an atomically thin all-2D gate-sensitive field-effect transistor (GS-FET) based on an h-BN/MoS2 heterostructure. This design decouples the functions of chemical recognition and charge transport, which not only ensures the stability of the channel material but also allows for flexible tuning of selectivity. Moreover, the atomically thin architecture enables ultrasensitive detection capabilities. Devices with two distinct floating-gate materials (1 nm-thick Ni5Pd95 alloy and Pt) were fabricated, and combined DFT calculations and experimental measurements demonstrate that Ni5Pd95-based and Pt-based devices are optimized for high sensitivity (0.056%/ppm) and fast response/recovery kinetics, respectively. Systematic studies reveal that the thickness-dependent capacitive coupling of the h-BN dielectric provides an additional degree of freedom for sensitivity tuning, while its atomically flat interface minimizes charge scattering and enhances carrier mobility. Furthermore, the h-BN-encapsulated device exhibits superior humidity resistance and long-term stability. This work establishes a universal materials platform for gas sensing that combines the exceptional properties of 2D materials with unique device architecture, opening new possibilities for high-performance environmental monitors, industrial safety systems, and wearable health diagnostics.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
All-2D van Der Waals Heterostructure-Based Gate-Sensitive Field-Effect Transistor Platform for Ultrasensitive and Selective Hydrogen Sensing
Date Crossref
23/03/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Huazhong University of Science and Technology Hospital pays non établi dans la notice
    Établissement de santé
  • Huazhong University of Science and Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Photronics (United States) pays non établi dans la notice
    Entreprise
  • Fudan University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • UNSW Sydney pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Aumo Mechanotronics Technology Co. Ltd pays non établi dans la notice
    Entreprise
  • University of New South Wales pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Huazhong University of Science and Technology Hospital, Huazhong University of Science and Technology et Photronics (United States), avec 4 autres affiliations.

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