Ti掺杂W18O49纳米线的电子结构与N02敏感性能的第一性原理研究.pdf

物 理 学 报 ?????????．???． ???．??，??．???????? ??????? ??掺杂? ?????纳米线的电子结构与???敏感? 性能的第一性原理研究术? 秦玉香十? 刘梅? 化得 燕? ?天津大学电子信 息工程学院，天津 ???????? ?????年 ?月 ??日收到；????年 ?月 ??日收到修改稿 ?? 采用基于密度泛 函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法，通过理论建模，研究了??掺杂 的非? 化学计量比? ?????纳米线的几何与能带结构 以及电子态密度，并通过进一步计算???／??．??????纳米线? 吸附体系的吸附能、电荷差分密度与 电荷布居，分析 了??掺杂 ??????纳米线的气体吸附与敏感性能．计算? 发现，??掺杂 改变 了? ?????纳米线 的表面 电子结构，引入 的额外的杂质态密度和费米能级附近 能带结构? 的显著变化，使掺杂纳米线带隙与费米能级位置 改变，纳米线导电性能增 强．吸附在 ??????纳米线表面 的? ???作 为 电子受 体 从纳 米 线 导带 夺 取 电子 ，导致 纳米 线 电导 降低 ，产 生 气 体敏 感 响应 ．与 纯相 ? ?????纳 米? 线相 比，???／???? ?????纳米线吸附体系内部存在更多的电子转移，从理论上定量地反映了??掺杂对改善? ? ?????纳米线气敏灵敏度的有效性．对 ??掺杂纳米线不同气体吸附体系电子布居的进一步计算表明，??掺? 杂纳米线对 ???气体具有 良好的灵敏度和选择性．? 关键 词 ：密度 泛 函计算 ，??掺 杂 ，? ?????纳 米线 ，气 敏? ????：??．??．??，??．??．??，??．??．??? ???：??．????／???．??．??????? 究，并在制备工艺、材料微结构 以及与气敏性能的? ? 引? 言? 关联 方 面 取得 了很 多有 价 值 的实 验 成 果 ．与 饱 和? ? ??相 比，具有 非化 学计 量 比的超 细 ? 】????纳米? 钨氧化物 ??。??? ?．???— ??作为一种宽禁? 线 由于其特定 的晶格结构和纳米线表面高密度氧? 带 ?型 半 导体 材 料，在 气 敏 、电致 ／光 致 ／热致 变 色 、? 空位 等 非稳表 面 态 的存在 ，在 低温 甚至 室 温下 即可? 光 电等 领 域 具 有 广 阔 的应 用 前 景 ?????． 特 别 地 ，? 对 ???，???等 表 现 出 明显 的敏 感 响应 ，因此在 低? ? ??对 ??。等 多 种 气 体 具 有 高 的 灵 敏 度 和 良好? 功耗 、高灵 敏度 气体 传感 器 中具有应 用潜 力 ???????．? 的选择性，并且对湿度不敏感，是一种极具研究与? 然而，当