二维类石墨烯纳米气敏器件的理论设计及敏感机理

本书主要采用基于密度 泛函理论（DFT）和非平 衡格林函数（NEGF）的第 一性原理计算方法，围绕 几种新型高机械强度、高 导电性和良好的电子可调 性的二维类石墨烯纳米材 料展开一系列的研究，研 究了常见有毒小分子气体 在二维材料表面上的吸附 构型、吸附强度、电子结 构和电流-电压输运等性质 。一方面分析了二维材料 对某种气体吸附的选择性 、敏感性和结构稳定性， 并从微观电子结构方面阐 述了气体与二维材料之间 的相互作用；另一方面还 探究了外加应变、电场、 缺陷、温度等对上述气敏 特性的调控及其影响，揭 示气体捕集与释放的有效 措施，为基于二维纳米材 料的气敏传感器件的研发 提供理论上的参考依据。 本书从理论计算的角度 出发，设计了基于低维类 石墨烯材料的多功能气体 传感器件并评估了其对特 定气体分子的传感特性， 为二维材料气体传感器的 应用和性能优化研究提供 了重要的支持和指导。本 书面向的读者主要是物理 、化学、计算机、材料科 学领域从事研究工作的研 究生，对物理、化学、计 算机、材料科学专业的高 年级本科生和其他科研工 作者了解低维纳米材料性 质，模拟计算领域解决问 题的方法和思路同样有参 考价值。

第1章 绪论 1.1 气体传感器的兴起和发展 1.2 二维碳基材料 1.3 气体传感器性能优化和升级 1.4 自旋气体传感器 1.5 气体传感器性能参数 1.6 本书内容简介 参考文献 第2章 理论基础及计算方法 2.1 第一性原理计算方法 2.2 Born-Oppenheimer近似 2.3 密度泛函理论 2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 2.3.2 Kohn-Sham方程 2.3.3 交换关联泛函 2.4 非平衡格林函数 2.5 第一性原理计算软件包 参考文献 第3章 二维g-C3N4/MoS2功能性器件自旋输运和气敏性计算 3.1 引言 3.2 理论模型与计算方法 3.3 结果与讨论 3.3.1 二维g-C3N4/MoS2电子结构性质 3.3.2 二维g-C3N4/MoS2的自旋输运特性 3.3.3 基于g-C3N4/MoS2的二维气敏性器件 3.4 本章小结 参考文献 第4章 五边形Pd2P2SeX(X = O, S, Te)单层PIN器件的输运研究 4.1 引言 4.2 理论模型与计算方法 4.3 结果与讨论 4.3.1 二维Pd2P2SeX(X = O, S, Te)的电子结构性质 4.3.2 基于PIN结的隧穿场效应晶体管 4.3.3 高开关比的应力感应传感器 4.3.4 基于强化学吸附的气敏性器件 4.4 本章小结 参考文献 第5章 BC3N2基气体传感器对无机和有机分子的高气敏性能研究 5.1 引言 5.2 计算方法 5.3 结果与讨论 5.3.1 BC3N2单层的几何结构和电子性质 5.3.2 无机气体分子在BC3N2单层上的吸附行为 5.3.3 有机气体分子在BC3N2单层上的吸附行为 5.3.4 BC3N2基气体传感器的气敏性能 5.4 本章小结 参考文献 第6章 基于C3N的二维器件的电子输运和无机气敏性能研究 6.1 引言 6.2 结构和理论模型