石墨烯传感性能理论计算

【摘要】石墨烯有着良好的电导热导特性以及奇特的零带隙特点,这使得它是作为气体传感器的不错的选择。实验室中已经证实将石墨烯作为气体传感性的可能,但是缺乏理论上的依据和指导,使得在实验室中主要以尝试和重复为主要手段来提高石墨烯的各方面的性能。为了进一步完善和提高石墨烯传感器的制备技术,给实验室中制备石墨烯传感器给予理论上的解释和指导,本次工作采用理论计算的方法对石墨烯进行研究。本文根据密度泛函理论DFT,采用第一性原理计算软件vasp对石墨烯进行建模计算,通过对石墨烯的理论模拟的构建与计算,研究了石墨烯的相关电子结构性质,对石墨烯作为气体传感器的可行性给予了解释与指导。对石墨烯的处理包括选择不同的层数对比研究其电子结构性质,研究石墨烯吸附气体后的电子结构性质,选择的气体为氢气、氧气、一氧化氮。对石墨烯进行了掺杂研究,所选用的掺杂原子为B和N,对比研究了掺杂前后的石墨烯的电子结构,以及掺杂后的不同层数的石墨烯吸附气体的电子结构性质。研究结构表明,不同层数的石墨烯在气体传感特性上有着一定程度的相似性,作为气体传感器时可以互相作为替代。同时也指出了它们的利弊优劣,即低层数的灵敏性高但不够稳定,高层数的稳定性好但灵敏性略差。同时研究发现掺杂或吸附均会对石墨烯的电子结构造成影响,这对从微观程度上调节石墨烯的能级结构有着重要意义。石墨烯掺杂后其零带隙的特点就会遭到破坏,能带会被拉开成为半导体,使得石墨烯的导电性受到影响。同时掺杂还会影响到石墨烯的稳定性,导致整体能量的改变。
【作者】朱振华；
【导师】黄新堂；
【作者基本信息】华中师范大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】石墨烯；电子结构；吸附；掺杂；

【参考文献】
[1]管于华,薛恒新.企业胜经与企业统计前景[J].南京财经大学学报,2004,05:52-54.
[2]王磊.几种磷素活化剂对红壤磷素活化效果和油茶生长影响的研究[D].中南林业科技大学,经济林,2014,硕士.
[3]秦红霞.项目教学法在中专《电子技术》课程中的应用研究[D].华中师范大学,教育管理,2013,硕士.
[4]黄元海,李伟,孙明安,周耀周,董斯良.煤层气开发选区经济评价模式初探[J].中国煤层气.1996(01)
[5]张文娣.河北省大学生创业教育现状及对策研究[D].河北科技大学,高等教育学,2012,硕士.
[6]王娜.河北秦皇岛旅游业现状、问题与对策研究[D].河北师范大学,世界经济,2013,硕士.
[7]姚斌,王树甲.第三代移动通信WCDMA无线传输的主要技术(一)[J].邮电商情.2001(15)
[8]陈卓.Ti_2AlNb基合金多向等温锻造组织与力学性能研究[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2013,硕士.
[9]张冬萍.加快信息集成促进勘探开发一体化[J].吐哈油气,2003,04:370-372+399.
[10]蒋锐锋.县市级综合性医院医疗纠纷赔偿的合理性分析及对策研究[D].浙江大学,社会医学与卫生事业管理学,2004,硕士.
[11]姚优修.微小RNA对心肌损伤的动态评价及围术期心梗的早期预警&通气有效性预测心衰存活的研究[D].北京协和医学院,围术期医学,2014,博士.
[12]郑建军,刘炜,刘玉树,王蕾.基于粗集的贝叶斯分类器算法[J].北京理工大学学报,2003,01:83-86.
[13]林雅琴.W钢铁公司中层管理人员薪酬体系研究[D].武汉科技大学,企业管理,2012,硕士.
[14]刘松松.穿戴式连续血压监测系统的研究与实现[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[15]姜杭毅,蔡元龙.采用正交多项式曲面拟合法的边缘检测[J].自动化学报,1990,03:202-209.
[16]曾灏.二次相关法自动静校正[J].石油地球物理勘探,1981,04:37-43.
[17]米盼盼.制备工艺对介孔炭材料结构及性能的影响[D].大连理工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[18]张栋梁.多重PCR同步检测MDV、APV和EDSV的技术研究[D].华中师范大学,水生生物学,2014,硕士.
[19]蒋琼华.泔脚垃圾废油脂在厌氧消化过程中的极限有机负荷研究[D].西南交通大学,环境工程,2013,硕士.
[20]王蒙.泰国宋卡府合艾市国光学校孔子课堂汉语教学总体设计调查与研究[D].广西师范大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[21]林馨馨.基于金属纳米颗粒的电化学传感器研究及应用[D].湖南大学,2012.
[22]李婉姝.中国离岸企业海外注册税收优势与风险防范[D].华东理工大学,会计（专业学位）,2014,硕士.
[23]王萌萌.基于微信的品牌传播研究[D].吉林大学,传播学,2014,硕士.
[24]黄波.中国股票市场的非交易时段信息及其投资价值的研究[D].复旦大学,金融学,2012,硕士.
[25]胡德凯.临朐县初中物理实验教学现状的调查与研究[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[26]张顺利.燃气轮机燃烧室燃烧流场的数值模拟[D].哈尔滨工程大学,2005.
[27]石洪瑞.Judet’s夹在肋骨骨折内固定中的生物力学研究[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[28]陈世英.改制后国有中小企业人力资源管理研究[D].长安大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[29]崔聪颖.α型和β型二氧化铅电化学性能的研究[D].山东大学,2012.
[30]李天举.DCT域图像盲水印算法研究及FPGA实现[D].西安科技大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[31]祝磊.植物纤维阻燃墙体装饰材料制备及性能研究[D].华南理工大学,轻工技术与工程,2012,硕士.
[32]胡东平.三种消化道重建术对非肥胖性2型糖尿病患者糖脂代谢的影响[D].兰州大学,外科学,2013,硕士.
[33]李程程.GaN基LED纳米图形衬底的研究[D].华中科技大学,光电信息工程,2013,硕士.
[34]纪永娟.英汉学术语篇言据性对比研究[D].兰州理工大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[35]郭秋生.我国中小企业集合证券发展研究[D].新疆财经大学,金融学,2013,硕士.
[36]徐刚.合肥市部分人群艾滋病认知与行为状况干预评价[D].安徽医科大学,流行病与卫生统计学,2003,硕士.
[37]王保伟,孙启梅.可见光催化水解制氢催化剂概述[J].化学通报,2012,12:1059-1068.
[38]朱强伟.压实黄土强度特性试验研究[D].长安大学,地质工程（专业学位）,2014,硕士.
[39]丁静.三本院校大学生批判性思维倾向和英语阅读理解的相关性研究[D].安徽大学,英语语言文学,2013,硕士.
[40]杨淑振.泛函正倒向随机微分方程理论和G-期望下的最优化[D].山东大学,概率论与数理统计,2014,博士.
[41]杜晓丽,王俊丽,蒋昌俊.异构环境下基干松弛标记法的任务调度[J].自动化学报,2007,06:615-621.
[42]刘雅林.抗Dos攻击模型研究[D].重庆大学,2004.
[43]梁俊钰.基于酶促反应的流动注射电化学发光分析法的研究[D].青岛科技大学,2014.
[44]吉晓娟.10p~n阶非交换群的非交换图[D].西南大学,基础数学,2014,硕士.
[45]付明强.自发性高血压在大鼠心脏舒张功能的动态评价及血管紧张素转化酶抑制剂在心力衰竭伴射血分数保留患者中的疗效评价[D].复旦大学,内科学,2010,硕士.
[46]刘萍.农村土地承包经营权流转问题研究[D].湖南农业大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[47]姚红.几何控制图在质量管理中的应用[D].华东师范大学,概率论与数理统计,2004,硕士.
[48]闻杰.UCP2基因多态与2型糖尿病和肥胖的关联研究及Meta分析[D].华中师范大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[49]刘益,杨艳荣.景区线上团购影响因素研究[J].商业研究,2014,10:166-173.
[50]余欣欣.石墨纳米结自旋输运性质的研究[D].湘潭大学,2012.