近年来,大气污染日益严重,对污染气体的监测已成为人们关注的焦点,也带动了气体传感器的发展。二维材料以其卓越的电学、光学和机械性能,成为新型气体传感器中热门传感材料,这其中就包括具有直接带隙和高电子迁移率的磷化砷（AsP）材料。AsP在光电器件和光伏器件领域已得到广泛的研究,其在气体传感器方面也有巨大应用潜力,但相关研究甚少,仍有待进一步探索。因此,本文基于第一性原理,从原子尺度上系统地研究了NO、H₂S和CH₄气体分子在本征、电场调控、硅掺杂和铝掺杂的AsP单层上的吸附行为和传感机理。同时结合非平衡格林函数方法在器件尺度计算了电流-电压特性,以对其传感性能进行评估。研究成果为基于AsP的气体传感器设计和研究提供理论基础,对于推动AsP在气体传感器以及其他电子器件领域的发展和应用具有重大意义。本文针对大气常见污染物NO,H₂S和CH₄气体分子在本征AsP单层表面的气敏性质展开了理论研究。计算结果表明本征结构的AsP对三种气体的吸附能和转移电荷都比较小,吸附距离较大,且吸附前后的态密度和能带结构变化不明显。此外,分态密度显示气体分子和AsP材料的原子轨道之间的杂化作用也比较小。因此,本征AsP与NO,H₂S和CH₄分子之间的相互作用较弱,不利于检测。为了优化AsP材料的气体传感性能,本文首先研究了对AsP单层施加电场以改善其气敏性能的方法。该方法通过在z方向上施加电场,提高了材料与气体分子间的相互作用。计算结果表明,相较于本征AsP,施加电场后的AsP单层与NO,H₂S和CH₄气体分子的相互作用有了一定程度的增强,吸附能和转移电荷呈现一定比例的增加,改善了AsP单层的气体传感性能。为了进一步提升材料的气敏性能,研究了向本征AsP掺入Si或Al原子对其气敏性能的影响。计算结果表明,掺杂Si或Al使得NO和H₂S的吸附能和转移电荷显著增加,吸附前后的态密度变化明显。此外分态密度图显示吸附气体后轨道杂化也较掺杂前增多。但CH₄在掺杂后的AsP上的吸附能和转移电荷仍然比较小,吸附前后的态密度和能带差异也不大。因此,掺杂Si和Al后的AsP有作为NO或H₂S传感器材料的可能性。为了评估掺杂后的AsP材料能否适用于NO或H₂S气体传感器,仍需进一步探索其解吸附能力和电学性质。论文首先利用电子局域函数分布的方法探讨了掺杂后的AsP材料的成键情况以了解其解吸附能力。计算结果表明Si掺杂的AsP与H₂S之间没有形成化学键,而Si掺杂的AsP与NO、Al掺杂的AsP与NO和H₂S之间已经形成化学键。这表明Si掺杂的AsP与H₂S气体分子之间是强相互作用的物理吸附。随后论文计算了其电流-电压特性,以此来分析吸附前后电导的变化。结果显示Si掺杂的AsP在吸附H₂S前后电流-电压关系变化明显,在实际应用中可以有效地检测和识别吸附H₂S气体产生的电信号。此外,功函数结果表明,AsP材料对不同的小分子具有不同的响应,且每种构型只对一种气体敏感,具有高选择性。上述结果证明了Si掺杂的AsP作为H₂S气体传感器的巨大潜力,为开发新一代H₂S气体传感器奠定了理论基础。