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小分子吸附调控Ti掺杂石墨烯电子结构和磁性的密度泛函理论研究 被引量:6
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作者 马玲 马欢 +2 位作者 张建宁 马良财 张建民 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第4期577-584,共8页
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了气体分子CO、NO、NO_2和SO_2吸附对Ti掺杂石墨烯(Ti G)电子结构和磁性的调制.研究表明:Ti G对CO、NO、NO_2和SO_2分子的吸附作用较强,各分子与Ti原子键合并形成Ti-X键(X代表C、O、N原... 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了气体分子CO、NO、NO_2和SO_2吸附对Ti掺杂石墨烯(Ti G)电子结构和磁性的调制.研究表明:Ti G对CO、NO、NO_2和SO_2分子的吸附作用较强,各分子与Ti原子键合并形成Ti-X键(X代表C、O、N原子);各分子的吸附可导致Gas@Ti G体系电磁性质明显改变:CO分子吸附基底后,虽未能引起CO@Ti G体系电子性质改变和磁性的产生,却能够有效调控该体系的带隙宽度;不同于CO分子,NO、NO_2和SO_2分子的吸附使得半导体性的Ti G基底转变为金属特性,但各体系磁性表征不同:NO@Ti G发生完全自旋极化,即NO分子与基底上均有自旋分布,且二者的自旋方向相同;顺磁性的NO_2分子吸附于Ti G基底时磁性消失;SO_2分子吸附于Ti G基底后自身产生磁性,但基底几乎未发生自旋极化,SO_2@Ti G呈现自旋极化的局域分布特征.由此,依据分子吸附后体系电磁性质特征的不同,可辨识被测气体分子.此项研究结果为高灵敏度和高选择性的石墨烯基气体传感器的设计提供理论参考. 展开更多
关键词 气体分子吸附 Ti掺杂的石墨烯 电子结构 磁性 密度泛函理论
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过渡金属Pd掺杂AsP结构及其吸附甲醛和一氧化碳的性能研究
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作者 钟光诚 舒敬坤 +3 位作者 谷新磊 刘鑫 倪宇翔 王辉 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2021年第2期1-7,共7页
基于第一性原理方法,研究了单层本征磷砷AsP和过渡金属钯(Pd)掺杂磷砷AsP的结构,并对比研究了本征和掺杂后的AsP吸附甲醛(HCHO)和一氧化碳(CO)气体分子的稳定性、能带结构、态密度以及电荷差分密度.研究结果表明:经Pd掺杂后AsP由半导体... 基于第一性原理方法,研究了单层本征磷砷AsP和过渡金属钯(Pd)掺杂磷砷AsP的结构,并对比研究了本征和掺杂后的AsP吸附甲醛(HCHO)和一氧化碳(CO)气体分子的稳定性、能带结构、态密度以及电荷差分密度.研究结果表明:经Pd掺杂后AsP由半导体转变为导体;本征AsP吸附一氧化碳最稳定的位置为P-As键顶上,吸附甲醛最稳定的位置为P原子顶上;本征吸附时气体分子与基底之间的距离在3Å左右,气体分子与基底之间未形成化学键.过渡金属Pd原子掺杂AsP后形成两种结构,分别为Pd原子替换超胞结构中的As原子或P原子.两种掺杂结构分别吸附一氧化碳或甲醛气体分子时,除了Pd原子替换AsP中的As原子形成的结构吸附甲醛的吸附能未明显增加外,其余掺杂结构吸附一氧化碳或甲醛的吸附能和电荷转移较本征吸附时均显著增强,吸附CO分子时,C原子与Pd原子之间形成了化学键.特别是,Pd原子替换AsP中的P原子形成的结构对一氧化碳和甲醛气体分子的吸附性能明显强于Pd原子替换AsP中的As原子所形成的结构. 展开更多
关键词 磷化砷 掺杂 气体分子吸附 密度泛函理论
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双层石墨烯掺杂Pd对CO和NO的气敏特性研究 被引量:1
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作者 解忧 曹松 +2 位作者 吴秀 于冰艺 王素芳 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第18期18035-18039,共5页
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了AA堆叠型双层石墨烯掺杂Pd原子(Pd/BG)后对气体分子CO和NO的气敏特性和吸附机理。结果表明,Pd原子的掺杂改变了双层石墨烯的电子性质和局部几何结构。Pd原子替代双层石墨烯的一个碳原子... 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了AA堆叠型双层石墨烯掺杂Pd原子(Pd/BG)后对气体分子CO和NO的气敏特性和吸附机理。结果表明,Pd原子的掺杂改变了双层石墨烯的电子性质和局部几何结构。Pd原子替代双层石墨烯的一个碳原子后,杂质原子突出层外区域(Po)和突入层间区域(Pi)都可以形成稳定结构,但是突出(Po)构型更有利于气体分子的吸附。对于Po构型,CO和NO吸附在Pd/BG上的最稳定结构是不同的,CO分子与石墨烯表面呈一定夹角,而NO分子近似垂直于石墨烯表面。Pd/BG对NO分子的吸附强于CO分子。气体分子在Po构型上属于化学吸附,而在Pi构型上属于物理吸附。Pd/BG吸附CO和NO气体分子后具有不同的电子性质。Pd/BG体系为半导体性质,在吸附CO气体分子后,转变为金属性,系统无磁性;而在吸附NO气体分子后变为金属性且具有较大磁矩。这种电子性质的变化能够阐明气体分子吸附的敏感程度。研究结果能够为石墨烯基的气体传感器或者探测器提供理论基础和实验指导。 展开更多
关键词 双层石墨烯 气体分子吸附 金属掺杂 电子结构 第一性原理
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石墨烯光致掺杂研究进展
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作者 贾冉 许士才 +3 位作者 刘汉平 刘辉兰 乔梅 刘国锋 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第18期24-37,共14页
石墨烯因其自身碳原子2D的sp^(2)杂化结构特点以及优异的力学、光学和电学性能在能源、传感、生物医学和柔性可穿戴设备等领域具有广阔的发展前景。为了实现基于石墨烯的各种电子和光电子器件的实际应用,有效调控其掺杂及能带结构是亟... 石墨烯因其自身碳原子2D的sp^(2)杂化结构特点以及优异的力学、光学和电学性能在能源、传感、生物医学和柔性可穿戴设备等领域具有广阔的发展前景。为了实现基于石墨烯的各种电子和光电子器件的实际应用,有效调控其掺杂及能带结构是亟须解决的重要问题之一。相比于传统的晶格原子置换与表面化学修饰等方法,近十几年发展起来的一种基于外场的表面物理调控方法——光致掺杂调控法,由于具有调控灵活性好、掺杂浓度可控性强、操作容易且对石墨烯载流子迁移率影响小的优点已成为一个新的研究热点。在目前的研究中,石墨烯的光致掺杂主要通过表面气体分子吸附、衬底电荷作用以及光活性物质诱导三种方式实现并被应用于原位p-n结制备以及光电子器件(如太阳能电池和光电探测器)性能优化等方面。本文综述了石墨烯光致掺杂的机制和研究现状,最后展望了其未来的发展前景。相比于其他光致掺杂方法,基于光活性物质诱导的石墨烯光致掺杂因具有掺杂速度快、浓度高、稳定性好以及可控性强的特点具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 石墨烯 光致掺杂 气体分子吸附 衬底电荷作用 光活性物质诱导
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Influence of Water Vapor on Silica Membrane: Adsorption Properties and Percolation Effect
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作者 Chun-lin Song Gang Liu 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2015年第3期345-350,I0002,共7页
The influence of water vapor on silica membrane with pore size of ,-4A has been investigated in terms of adsorption properties and percolation effect at 50 and 90 ℃. Two methods are employed: spectroscopic ellipsome... The influence of water vapor on silica membrane with pore size of ,-4A has been investigated in terms of adsorption properties and percolation effect at 50 and 90 ℃. Two methods are employed: spectroscopic ellipsometry for water vapor adsorption and gas permeation of binary mixture of helium and H2O The adsorption behaviors on the silica membrane comply with the first-order Langmuir isotherm. The investigation demonstrates that helium flux through the silica membrane decreases dramatically in presence of H20 molecules. The transport of gas molecules through such small pores is believed not to be continuous any more, whereas it is reasonably assumed that the gas molecules hop from one occupied site to another unoccupied one under the potential gradient. When the coverage of H20 molecules on the silica surface increases, the dramatic decrease of helium flux could be related to percolation effect, where the adsorbed H20 molecules on the silica surface block the hopping of helium molecules. 展开更多
关键词 Silica membrane Percolation effect ADSORPTION
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Graphene as Gas Sensors
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作者 Hamze Mousavi 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2011年第8期373-376,共4页
The triatomic and tetratomic gas molecule adsorption effects on the electrical conductivity of graphene areinvestigated by the tight-binding model,Green’s function method,and coherent potential approximation.We find ... The triatomic and tetratomic gas molecule adsorption effects on the electrical conductivity of graphene areinvestigated by the tight-binding model,Green’s function method,and coherent potential approximation.We find thatthe electrical conductivity of graphene sheet is sensitive to the adsorption of these gases. 展开更多
关键词 GRAPHENE gas adsorption electrical conductivity coherent potential approximation
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