二维硅材料的气敏特性及应用.doc

摘要：硅烯是一种硅单质，和石墨烯一样，它是一种二维材料，所以它能够充分的与气体分子发生反应。由于硅烯的特殊结构，硅烯吸附外来物质后产生的变化非常明显。硅烯还具有非常高的载流子迁移率。因此，硅烯可以用于检测气体分子，从而成为一个灵敏度非常高的气体传感器。

本文主要对硅烯的气敏特性进行研究。以吸附NO2或CO为例，计算硅烯吸附了NO2或CO后的几何结构、能带结构和态密度。结果表明，原始硅烯电导率较低，而在吸附了NO2或CO后，在费米能级附近的态密度明显升高，电荷转移增多，电导率急剧增大。这一特性表明硅烯非常适合做NO2和CO的传感器且其灵敏度很高。因此，硅烯在气体检测方面有着非常好的应用前景。

关键词 硅烯；气体吸附；密度泛函理论；电荷转移

目录

摘要

Abstract

1绪论.1

1.1 气体传感器存在的意义1

1.2 硅烯的研究意义及其应用前景1

1.3 硅烯的性能和制备2

    1.3.1 石墨烯的性质2

    1.3.2 硅烯的结构3

    1.3.3 硅烯的电学性质5

1.3.4 硅烯的制备6

1.3.5 硅烯的稳定性6

1.4 硅烯的用途7

1.5 本文所做的工作.10

2 基本理论和研究方法.11

2.1 计算软件介绍.11

2.1.1 Materials Studio 7.0介绍.11

2.1.2 CASTEP模块.11

2.2 计算原理及方法.13

2.2.1 密度泛函理论（DFT）13

2.2.2 态密度（DOS）14

2.3 Pd（110）表面吸附计算流程14

3 硅烯吸附NO2和CO后的特性.16

3.1 硅烯本征材料的电子结构与特性.16

3.1.1 硅烯的基本结构.16

3.1.2 理论模型与计算方法.16

3.1.3 计算结果与分析.18

3.2 硅烯吸附NO2后的结构与电子特性19

3.2.1 硅烯吸附NO2后的结构19

3.2.2 计算结果与分析.20

3.3 硅烯吸附CO后的电子结构与特性21

3.3.1 硅烯吸附CO后的结构21

3.3.2 计算结果与分析. .21

3.4 本章结论22

结论.24

致谢.25

参考文献.26