【摘 要】
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碳纳米管具有奇特的物理和化学性质,使其成为纳米电子器件、氢气存储和传感器的理想材料.尤其是它作为气体传感器具有很高的灵敏度、很短的响应时间以及可在室温下工作的特点
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碳纳米管具有奇特的物理和化学性质,使其成为纳米电子器件、氢气存储和传感器的理想材料.尤其是它作为气体传感器具有很高的灵敏度、很短的响应时间以及可在室温下工作的特点,引起人们的广泛关注.本文用密度泛函理论,采用分子团簇模型,研究了HX(X=F,Cl,Br,I)气体分子在单壁碳纳米管(SWNT)壁上的吸附位置、吸附机理、HX和SWNT之间的电荷转移以及对SWNT态密度的影响.研究发现,HX分子吸附到SWNT管壁上时,H原子指向SWNT,并且趋于指向C原子或不垂直于管轴的C=C键;四种气体与SWNT的结合能最大的为-0.199eV,由此可见其吸附属物理吸附;Mulliken布居分析表明有电子电荷从HX分子转移给SWNT;态密度计算显示SWNT费米能级附近的态密度没有明显增减,只是价带顶背离费米能级.因此,HX(X=F,Cl,Br)对SWNT电导影响的主要机理是电子电荷从HX分子向SWNT发生转移,从而使SWNT中空穴载流子的浓度降低,价带顶背离费米能级,使SWNT的电导减小.从研究结果可以预测:用碳纳米管为材料制成气体传感器,可实现对卤化氢气体的检测,且可反复使用.
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