二维材料WTe2用于气体传感器的性能研究

摘要

二维过渡金属硫族化合物由于具有大的比表面积、高的载流子迁移率以及快速响应等特性,在高性能气体传感器应用方面具有显著优势.本文通过密度泛函理论计算,研究了CO,CO2,NH3,NO,NO2气体分子在单层WTe2表面的吸附构型、吸附能、电荷转移、电学及磁学特性.结果表明,N基气体分子的吸附能小于C基气体分子的吸附能,说明WTe2对N基气体分子的吸附更敏感.电荷分析结果表明,NH3气体分子吸附在WTe2表面时表现为给电子体,而其他四种气体分子都表现为得电子体.能带结构方面,与CO,CO2,NH3气体分子相比,磁性气体分子NO和NO2的吸附在费米能级附近引入了杂质能带,杂质能带主要来源于O原子和N原子的p轨道.此外,NO和NO2气体分子分别诱导了0.99μB和0.80μB的磁矩.本文的研究结果为实验上制备基于WTe2的超灵敏气体传感器提供理论指导.