內容大鋼
本書主要採用基於密度泛函理論（DFT）和非平衡格林函數（NEGF）的第一性原理計算方法，圍繞幾種新型高機械強度、高導電性和良好的電子可調性的二維類石墨烯納米材料展開一系列的研究，研究了常見有毒小分子氣體在二維材料表面上的吸附構型、吸附強度、電子結構和電流-電壓輸運等性質。一方面分析了二維材料對某種氣體吸附的選擇性、敏感性和結構穩定性，並從微觀電子結構方面闡述了氣體與二維材料之間的相互作用；另一方面還探究了外加應變、電場、缺陷、溫度等對上述氣敏特性的調控及其影響，揭示氣體捕集與釋放的有效措施，為基於二維納米材料的氣敏感測器件的研發提供理論上的參考依據。
本書從理論計算的角度出發，設計了基於低維類石墨烯材料的多功能氣體感測器件並評估了其對特定氣體分子的感測特性，為二維材料氣體感測器的應用和性能優化研究提供了重要的支持和指導。本書面向的讀者主要是物理、化學、電腦、材料科學領域從事研究工作的研究生，對物理、化學、電腦、材料科學專業的高年級本科生和其他科研工作者了解低維納米材料性質，模擬計算領域解決問題的方法和思路同樣有參考價值。
目錄
第1章 緒論
1.1 氣體感測器的興起和發展
1.2 二維碳基材料
1.3 氣體感測器性能優化和升級
1.4 自旋氣體感測器
1.5 氣體感測器性能參數
1.6 本書內容簡介
參考文獻
第2章 理論基礎及計算方法
2.1 第一性原理計算方法
2.2 Born-Oppenheimer近似
2.3 密度泛函理論
2.3.1 Hohenberg-Kohn定理
2.3.2 Kohn-Sham方程
2.3.3 交換關聯泛函
2.4 非平衡格林函數
2.5 第一性原理計算軟體包
參考文獻
第3章 二維g-C3N4/MoS2功能性器件自旋輸運和氣敏性計算
3.1 引言
3.2 理論模型與計算方法
3.3 結果與討論
3.3.1 二維g-C3N4/MoS2電子結構性質
3.3.2 二維g-C3N4/MoS2的自旋輸運特性
3.3.3 基於g-C3N4/MoS2的二維氣敏性器件
3.4 本章小結
參考文獻
第4章 五邊形Pd2P2SeX(X = O, S, Te)單層PIN器件的輸運研究
4.1 引言
4.2 理論模型與計算方法
4.3 結果與討論
4.3.1 二維Pd2P2SeX(X = O, S, Te)的電子結構性質
4.3.2 基於PIN結的隧穿場效應晶體管
4.3.3 高開關比的應力感應感測器
4.3.4 基於強化學吸附的氣敏性器件
4.4 本章小結
參考文獻
第5章 BC3N2基氣體感測器對無機和有機分子的高氣敏性能研究
5.1 引言
5.2 計算方法
5.3 結果與討論
5.3.1 BC3N2單層的幾何結構和電子性質
5.3.2 無機氣體分子在BC3N2單層上的吸附行為
5.3.3 有機氣體分子在BC3N2單層上的吸附行為
5.3.4 BC3N2基氣體感測器的氣敏性能
5.4 本章小結
參考文獻
第6章 基於C3N的二維器件的電子輸運和無機氣敏性能研究
6.1 引言
6.2 結構和理論模型
6.3 結果和分析
6.3.1 C3N單層的幾何結構與電子特性
6.3.2 二維C3N納米器件的輸運特性
6.3.3 基於C3N的氣體感測器的氣敏性能
6.3.4 應變工程對氣體感測器的良好響應
6.4 本章小結
參考文獻
第7章 基於C3B/石墨烯和C3N/石墨烯異質結氣體感測器的有機分子敏感檢測
7.1 引言
7.2 計算方法
7.3 結果與討論
7.3.1 原始Gra、C3B、C3N單層和C3B(C3N)/Gra的電子結構性質
7.3.2 C3B/Gra和C3N/Gra吸附氣體分子的電子結構性質
7.3.3 二維vdW納米器件電子輸運特性
7.4 本章小結
參考文獻
第8章 BeN4基納米器件的高開關比和無機氣體敏感機理
8.1 引言
8.2 計算模型與方法
8.3 結果與討論
8.3.1 BeN4的電子結構性質
8.3.2 BeN4納米器件的傳輸特性
8.3.3 選擇性吸附
8.3.4 BeN4納米器件的感測性能
8.4 二維MN4(M = Be、Mg、Ga)基納米器件開關特性及感測性能
8.4.1 MN4的結構參數和輸運特性對比研究
8.4.2 MN4的氣體感測特性研究
8.5 本章小結
參考文獻
第9章 濃度、濕度和金屬改性對二維BeN4單層儲氫及氣敏性能的影響
9.1 引言
9.2 模型構建與參數設置
9.3 結果與討論
9.3.1 H2濃度與濕度對儲氫性能的影響
9.3.2 金屬修飾優化儲氫性能
9.3.3 H2感測特性
9.4 本章小結
參考文獻
第10章 四種新型碳基材料納米器件的電子輸運與氣敏性能研究
10.1 引言
10.2 計算參數設置
10.3 結果與討論
10.3.1 四種二維碳異構體的電子結構性質
10.3.2 二維納米器件的輸運特性
10.3.3 基於新型碳基材料的二維氣敏器件
10.4 本章小結
參考文獻
第11章 BC4基氣體感測器高性能吸附研究
11.1 引言
11.2 計算方法
11.3 結果與討論
11.3.1 BC4單層的幾何結構和電子性質
11.3.2 氣體分子吸附在BC4單層上的結構和電子性質
11.3.3 BC4基氣體感測器的氣敏性能
11.4 本章小結
參考文獻
第12章 氣體分子對P-BN2基氣體感測器輸運性能的調控研究
12.1 引言
12.2 計算方法
12.3 結果與討論
12.3.1 P-BN2單層的幾何結構和電子性質
12.3.2 氣體分子吸附在P-BN2單層上的結構和電子性質
12.3.3 P-BN2基氣體感測器的電子輸運特性
12.3.4 缺陷對P-BN2基氣體感測器的調控
12.4 本章小結
參考文獻
第13章 總結與展望
13.1 總結
13.2 展望
附錄A 中英文縮略詞對照表
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