9月15日消息，美国国家可再生能源实验室（NREL）与科罗拉多矿业学院的研究团队（William A. Callahan、Andriy Zakutayev 等）9月14日在 arXiv 提交论文，报道了氧化镓（Ga2O3）基高温氢气传感器的长期稳定性研究，填补了该器件长期高温运行数据的空白。

Ga2O3 是超宽禁带半导体，耐高温特性使其成为极端环境气体传感的候选材料，但此前器件演示普遍受限于材料或掺杂剂不稳定导致的性能退化，缺乏长期运行证据。团队制备了 Pt 肖特基二极管与 Cr2O3/Ga2O3 p-n 二极管（分别为 Mg 掺杂与 N 掺杂），在600°C下进行800-1800小时长期测试，期间循环暴露于氮气与500-1500ppm 低浓度氢气。

结果显示，尽管传感信号与灵敏度逐渐下降，三类器件在数周运行中始终能够分辨氢气浓度。退化呈现架构依赖性：Cr2O3:Mg 器件与已知的 Mg 迁移机制一致呈渐进退化；Pt 肖特基二极管在1000小时后出现剧变；Cr2O3:N 性能最低但最稳定，在800小时后失效。机理层面，热电子发射与 Lambert W 函数建模证实氢暴露通过质子诱导偶极机制降低界面势垒高度——这是两类二极管共有的传感机制；透射电镜（TEM）观察到老化 Pt 肖特基二极管中 Pt 颗粒长大与微孔形成是关键退化机制，TOF-SIMS 证实氮掺杂局限于 Cr2O3:N 层内。

该研究的产业意义在于为氢能经济中的高温氢气监测（如制氢装置、燃气轮机、加氢站极端工况）提供了器件寿命预测与结构选型依据：Mg 掺杂高性能但需解决迁移问题，N 掺杂则以牺牲性能换取稳定性。 （来源：arXiv）