小气体分子与含缺陷 WSe2 单层的相互作用
材料科学
2017-06-15 v1
摘要
本研究在理论上研究了包括 H2O、N2、CO、NO、NO2 和 N2O 在内的气体分子与包含 Se 空位（记为 VSe）的 WSe2 单层之间的相互作用。发现 H2O 和 N2 分子极易在 VSe 表面发生物理吸附。Se 空位的存在应显著增强 WSe2 单层对 H2O 和 N2 分子的传感能力。相反，CO 和 NO 分子高度倾向于在 VSe 表面发生分子化学吸附，且非氧原子占据 Se 位点。此外，分子化学吸附的 CO 或 NO 暴露的 O 原子可与额外的 CO 或 NO 分子反应，生成 C 掺杂或 N 掺杂的 WSe2 单层。我们的电子结构计算表明，WSe2 单层被 CO 和 NO 分子以及 C 和 N 原子进行 p 型掺杂。计算出的能量表明，CO 或 NO 分子的填充以及通过额外的 CO 或 NO 分子去除暴露的 O 原子在能量和动力学上都是有利的。然而，与含缺陷的 WSe2 单层相比，仅有 NO 分子和 N 原子掺杂的 WSe2 单层表现出显著改善的电子结构。NO2 和 N2O 分子将直接解离形成具有物理吸附 NO 或 N2 的 O 掺杂 WSe2。在解吸物理吸附的 NO 或 N2 后，可以获得 O 掺杂的 WSe2 单层，对于该单层，由 Se 空位引起的缺陷能级可以被完全消除。计算出的能量表明，尽管 NO2 和 N2O 分子的解离过程是高度吸热的，但由于其约 1 eV 的大能垒，N2O 的解离可能需要在相比室温升高的温度下进行。
引用
@article{arxiv.1706.04577,
title = {Interaction between the small gas molecules and the defective WSe2 monolayer},
author = {Ma Dongwei and He Chaozheng and Ma Benyuan and Lu Zhiwen and Tang Yanan and Lu Zhansheng and Yang Zongxian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.04577},
year = {2017}
}