BSe/WSe2 异质结构的掺杂策略以实现有害 NH3 和 NO2 气体分子的吸附与传感：密度泛函理论研究

《Scientific Reports》：Doping strategy of BSe/WSe2 heterostructures to realize the adsorption and sensing of harmful NH3 and NO2 gas molecules: a density functional theory study

　　

摘要

本研究采用密度泛函理论计算来考察 BSe/WSe₂ 范德华异质结的不同堆叠构型。随后，研究了贵金属（Ag、Au、Pd 和 Pt）在异质结表面的结合情况。还探讨了 NH₃ 和 NO₂ 分子在所考虑的 Ag 修饰 BSe/WSe₂ 异质结上的吸附行为。计算得出的晶格失配率为 1.22%，低于阈值，表明 BSe/WSe₂ 异质结形成的可行性。确定 Ag 原子在 BSe/WSe₂ 基底空位处的结合能为 -1.35 eV，这意味着 Ag 修饰材料用于气体吸附的稳定性。然而，最高的结合强度属于 Pt 在空位处的吸附，其结合能显著，为 -2.25 eV。还分析了吸附体系的能带结构、电荷密度差、恢复时间和功函数。NH₃ 和 NO₂ 分子均化学吸附在 Ag 修饰的 BSe/WSe₂ 异质结上。在吸附构型中，双 O 原子吸附的 NO₂ 表现出 -2.04 eV 的巨大吸附能，揭示了气体分子与基底之间的强相互作用。结果表明，Ag 修饰的 BSe/WSe₂ 异质结作为有效气体传感器具有巨大的应用潜力。