铁掺杂五边形石墨烯对CO气敏性的第一性原理研究

作者：邵志刚^*; 万龙飞; 刘平平

来源：华南师范大学学报(自然科学版), 2023, 55(05): 59-64.

• 五边形石墨烯
• 一氧化碳
• 输运性质
• 第一性原理

基于非平衡格林函数结合密度泛函理论，采用第一性原理计算了五边形石墨烯(PG)、CO/PG、Fe-PG和CO/Fe-PG这4种体系的电子性质和输运性质，探究PG以及Fe-PG对CO分子的气敏性。首先，Fe-PG在吸附CO分子过程中大量电荷发生转移，同时具有较低的吸附能，说明CO分子与Fe-PG之间的相互作用较强，表明Fe-PG体系对CO分子的吸附更加敏感。其次，计算出了4种体系的态密度，结果发现Fe-PG和CO/Fe-PG体系之间的态密度发生较大变化，这进一步说明了CO分子与Fe-PG之间具有较强的相互作用，Fe-PG体系对CO分子的吸附具有较为敏感的特性。最后，计算其输运性质，通过输运电流的结果对比发现Fe-PG对CO分子的敏感度比原始PG高出2个数量级，且在零偏压下的透射谱进一步证明Fe-PG是一种检测CO分子的良好传感材料。该研究表明，在PG结构体系中适当引入Fe原子掺杂，可以大幅提升PG对CO分子的气敏性。

• 单位
  华南师范大学; 物理学院