功能化石墨稀氣敏特性的理論研究.pdf

1、自2004年英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦汀·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)在實驗上首次獲得石墨烯以來，它以優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能，迅速成為近年來材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點之一。實驗和理論上一致認(rèn)為石墨烯是一種非常重要的氣敏材料，可以用來探測許多氣體分子。本文采用密度泛函理論研究了石墨烯和Si摻雜石墨烯吸附氣體分子(CO、H2O、NO、NO2和O2)后所具有的結(jié)構(gòu)及電子

2、特性，進而探索石墨烯在氣體探測領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值。研究結(jié)果表明：純凈石墨烯對NO、NO2和O2比較敏感，吸附后其電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，對CO和H2O不敏感，吸附后其電子結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。與純凈的石墨烯相比較，Si摻雜石墨烯在對CO、H2O、NO、NO2和O2吸附中表現(xiàn)的更為活躍，Si摻雜石墨烯與吸附的氣體分子之問強大的相互作用導(dǎo)致其電子特性和電導(dǎo)發(fā)生變化。因此Si摻雜石墨烯可以作為氣敏材料來檢測CO、H2O、NO、NO2和O2。
　　

3、本論文包含兩部分，第一部分介紹研究工作所涉及的理論方法，第二部分介紹本人在攻讀碩士學(xué)位期間所做的研究工作。分別介紹如下：
　　1、研究工作所涉及的理論方法
　　本論文第二章簡單介紹了密度泛函理論。密度泛函理論是種研究多電子體系性能的量子力學(xué)方法。山于其對經(jīng)驗參數(shù)沒有任何的依賴性而且具有非常廣泛的應(yīng)用價值，可以計算材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、機械性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)等多方面的性能。論文在第三章中介紹了純凈的石墨烯基本結(jié)構(gòu)、性