【摘 要】
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本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了气体分子CO、NO、NO2和SO2吸附对Ti掺杂石墨烯（Ti G）电子结构和磁性的调制.研究表明:Ti G对CO、NO、NO2和SO2分子的吸附作用
【机 构】
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宁夏大学物理与电子电气工程学院; 陕西师范大学物理学与信息技术学院;
【基金项目】
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宁夏大学科学研究基金(ZR1406);国家自然科学基金(11664033);国家自然科学基金(11664032);宁夏自然科学基金(NZ15057)
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本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了气体分子CO、NO、NO2和SO2吸附对Ti掺杂石墨烯（Ti G）电子结构和磁性的调制.研究表明:Ti G对CO、NO、NO2和SO2分子的吸附作用较强,各分子与Ti原子键合并形成Ti-X键（X代表C、O、N原子）;各分子的吸附可导致Gas@Ti G体系电磁性质明显改变:CO分子吸附基底后,虽未能引起CO@Ti G体系电子性质改变和磁性的产生,却能够有效调控该体系的带隙宽度;不同于CO分子,NO、NO2和SO2分子的吸附使得半导体性的Ti G基底转变为金属特性,但各体系磁性表征不同:NO@Ti G发生完全自旋极化,即NO分子与基底上均有自旋分布,且二者的自旋方向相同;顺磁性的NO2分子吸附于Ti G基底时磁性消失;SO2分子吸附于Ti G基底后自身产生磁性,但基底几乎未发生自旋极化,SO2@Ti G呈现自旋极化的局域分布特征.由此,依据分子吸附后体系电磁性质特征的不同,可辨识被测气体分子.此项研究结果为高灵敏度和高选择性的石墨烯基气体传感器的设计提供理论参考.
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