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Sensitive Detection of a Gaseous Analyte with Low‐Power Metal–Organic Framework Functionalized Carbon Nanotube Transistors

Kumar, Sandeep 1; Dehm, Simone 1; Wieland, Laura 1; Chandresh, Abhinav 2; Heinke, Lars 2; Flavel, Benjamin S. 1; Krupke, Ralph 1,3
1 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

A highly sensitive and low-power sensing platform for detecting ethanol molecules by interfacing high-purity, large-diameter semiconducting carbon nanotube transistors with a metal–organic framework layer is presented. The new devices outperform similar graphene-based metal–organic framework devices by several orders of magnitude in terms of sensitivity and power consumption, and can detect extremely low ethanol concentrations down to sub-ppb levels while consuming only picowatts of power. The exceptional sensor performance results from the nanotube transistor's high on/off ratio and its sensitivity to charges, allowing for ultra-low power consumption. The platform can also compensate for shifts in threshold voltage induced by ambient conditions, making it suitable for use in humid air. This novel concept of MOF/CNTFETs could be customized for detecting various gaseous analytes, leading to a range of ultra-sensitive and ultra-low power sensors.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000163610
Veröffentlicht am 31.10.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/aelm.202300533
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Dimensions
Zitationen: 2
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2199-160X
KITopen-ID: 1000163610
HGF-Programm 47.11.05 (POF IV, LK 01) Towards Quantum and Neuromorphic Computing Functionalities
Weitere HGF-Programme 43.31.02 (POF IV, LK 01) Devices and Applications
Erschienen in Advanced Electronic Materials
Verlag John Wiley and Sons
Band 10
Heft 1
Seiten Art.-Nr.: 2300533
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 11.10.2023
Schlagwörter air, carbon nanotubes, ethanol, low power, metal–organic frameworks, sensors
Nachgewiesen in Dimensions
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