磷烯作为优异的气体传感器：选择性吸附与独特的 I-V 响应
材料科学
2014-06-11 v1
摘要
近期关于磷烯（即单层或少层黑磷）制备的报道引发了人们对这种卓越二维 (2D) 材料的兴奋前景，其展现出适用于纳米器件应用的优异性能。在此，我们通过第一性原理计算研究了 CO、CO2、NH3、NO 和 NO2 气体分子在单层磷烯上的吸附。我们的结果预测磷烯具有优于甚至超越石墨烯和 MoS2 等其他 2D 材料的传感性能。我们确定了这些分子在磷烯上的最佳吸附位置，并识别出分子掺杂（即分子与磷烯之间的电荷转移）是高吸附强度的驱动机制。我们进一步利用非平衡格林函数 (NEGF) 形式体系计算了电流 - 电压 (I-V) 关系。输运特征显示出沿不同方向（扶手椅型或锯齿型）的巨大（一到两个数量级）各向异性，这与磷烯的各向异性电子能带结构一致。值得注意的是，I-V 关系表现出独特的响应，根据分子类型的不同，沿扶手椅型或锯齿型方向的 I-V 关系发生显著变化。这种对吸附的选择性和灵敏度使得磷烯成为一种有望广泛应用的优异气体传感器。
引用
@article{arxiv.1406.2670,
title = {Phosphorene as a superior gas sensor: Selective adsorption and distinct I-V response},
author = {Liangzhi Kou and Thomas Frauenheim and Changfeng Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.2670},
year = {2014}
}
备注
5 figures