量子点掺杂黑磷烯的气敏性能调控：基于密度泛函理论的NO2/H2S传感机制研究

本文推荐：作者团队通过密度泛函理论（DFT）系统研究了SnS/GeS/SnSe/GeSe量子点掺杂黑磷烯对NO2和H2S的气敏响应机制，揭示了掺杂引起的电子能带结构从空穴型到电子型的转变（hole-to-electron doping），显著提升了材料导电性和湿度环境下的选择性，为开发新一代高灵敏度化学传感器提供了理论依据。

　　

Highlight亮点

计算方法

采用量子Espresso代码进行密度泛函理论（DFT）计算，使用广义梯度近似（GGA）下的PBE泛函，平面波截断能设为612 eV，能量和力的收敛标准分别为10^?5 eV和10^?4 eV，并设置15 ?真空层以避免层间相互作用。

掺杂黑磷烯结构的几何与电子特性

SnS/GeS/SnSe/GeSe量子点掺杂导致黑磷烯晶格显著畸变（图1），其中含Sn体系键长/键角变化最大（原始黑磷烯参数：d₁=2.2247 ?，d₂=2.2651 ?，θ₁=95.6802°）。

结论

DFT计算证实：量子点掺杂能有效调控黑磷烯对NO₂/H₂S的敏感度，通过电荷转移引发电子能带重构，其导电性变化可作为气体检测信号。该研究为设计抗湿度干扰的纳米传感器提供了新思路。