黑砷作为最优气体传感器：范德华修正密度泛函理论计算
材料科学
2020-03-31 v1 介观与纳米尺度物理
计算物理
摘要
近期实验表明，二维黑砷的合成展现出优异的电子和输运特性，适用于纳米尺度器件应用。本文通过第一性原理计算（密度泛函理论结合非平衡格林函数方法），研究了CO、CO2、NO、NO2和NH3五种气体分子在单层黑砷上的结构、电子、吸附强度、电荷转移和输运性质。我们的发现表明，黑砷具有最优传感性能，甚至可超越石墨烯等其他二维材料。此外，我们注意到所有五种气体分子在黑砷上的最优吸附位点，以及气体分子与黑砷之间的显著电荷转移是产生最优吸附强度的原因。特别是，显著的电荷转移表明目标气体分子与纳米器件之间的相互作用足以引起电子输运性质的显著变化。作为原理验证，我们检验了所建模的纳米器件对CO、CO2、NO、NO2和NH3气体分子的灵敏度，表明确实可以可靠地检测所有五种气体分子。因此，基于所有这些发现，例如对所有五种气体分子吸附的灵敏度和选择性，使黑砷成为一种有前途的材料，可作为最优气体传感器纳米器件。
引用
@article{arxiv.2003.13411,
title = {Black Arsenic as an Optimum Gas Sensor: vdW Corrected Density Functional Theory Calculations},
author = {Rameshwar L. Kumawat and Milan Kumar Jena and Biswarup Pathak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.13411},
year = {2020}
}