随着环境污染日益严重,而人们如今的环保意识也不断提高,高性能气体传感器的研发也就成为了如今科研的热门项目之一。目前的气体传感器主要是基于N型半导体材料的,这主要是因为N型半导体普遍拥有较高的电子迁移率,但是P型半导体因多是性能良好的催化剂及较低的带隙等优良性质而在传感器领域中也有着很好的表现。现如今P型半导体在气体传感器中的应用及研究越来越引起了研究者们的兴趣,其中,氧化亚铜这种P型半导体就在实验中被观测到对多种气体具有良好的检测效果,但是由于关于P型半导体基气体传感器研究较晚较少,所以检测机理仍然研究很少也远没有定论。　　一氧化碳的检测对于预防煤气中毒等危险事件的发生有着至关重要的作用,一氧化氮及二氧化氮等气体则是造成环境污染引发酸雨等的元凶,更加灵敏方便的酒精探测器对于降低酒驾导致的交通事故更是必不可少的。所以本文将通过构建一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮及乙醇的吸附模型并对模型进行基于密度泛函理论的优化计算来考察氧化亚铜对这些气体的敏感性并研究其具体检测机理。在模拟过程中我们选取最稳定也是实验中最易制得的(111)表面为例进行计算研究。由于氧气在金属氧化物表面的吸附已经在实验中被观测到并被研究者们广泛认可,所以为了更加接近实际状况的去模拟材料的敏感性及真实敏感机理,氧预吸附的氧化亚铜(111)表面重点予以考察并与将完美表面作为对照。我们主要通过吸附过程中吸附质与表面之间的电荷转移情况来衡量材料的对该种气体的敏感性。　　在第二章中我们首先对氧化亚铜(111)表面对一氧化碳的检测进行了研究。作为基础我们首先要构建一个氧预吸附的(111)表面的结构模型,在已有的理论结果的基础上构建了不同的吸附位的模型。优化后发现氧原子的最优吸附位是3Cu位,并从表面得到0.48 e,这样一个氧原子预吸附的表面模型将在后面几章的计算中继续采用。通过对一氧化碳在完美和氧预吸附的表面的不同吸附构型的优化分析发现在完美表面一氧化碳倾向于吸附在单配铜上,并向表面转移0.414 e。而氧的预吸附不但增强了一氧化碳在表面的吸附稳定性也增加了一氧化碳向表面转移的电子数,当一氧化碳与预吸附的氧直接作用时会导致二氧化碳的生成并伴随有0.619 e的电荷转移。明显升高的电荷转移数说明该表面可以检测到较低浓度的一氧化碳,这也就是说氧的预吸附可以明显增强表面对一氧化碳的敏感性,在实际生产中可以通过控制合成手段来提高表面的氧吸附量来提高传感器的敏感性。在第三章中通过对一氧化氮在完美和氧预吸附的氧化亚铜(111)表面吸附构型的优化研究发现,与一氧化碳类似,氧预吸附不但使得一氧化氮的吸附更容易也明显增加了吸附质与表面之间的电荷转移数。　　在第四章中我们构建了二氧化氮在完美及氧预吸附的氧化亚铜(111)表面的吸附模型,优化后发现二氧化氮分子可以稳定吸附在表面并从表面得到0.231-0.334 e。然而在氧预吸附的表面上二氧化碳的吸附并没有明显的稳定化的趋势,而且所有吸附构型中的电子转移数都是有所降低的,尤其是当二氧化氮与预吸附的氧原子直接作用时的电子转移数几乎是可以忽略不计的。这也就是说氧的吸附不利于氧化亚铜对二氧化氮的检测,同时也否定了二氧化氮从预吸附的氧原子上得到电子的机理。综合氧预吸附对一氧化碳、一氧化氮及二氧化氮的影响我们不难发现这样一个规律,那就是氧的预吸附对于还原性气体的检测普遍是有利的,而对于氧化性气体似乎就没能起到积极的作用。　　综上所述,对于氧化亚铜这种气敏材料,氧的吸附对于不同的气体有着不同的影响,就目前的结果我们初步认为氧的预吸附对于还原性气体的检测是有利的而对氧化性气体的检测是不利的。这主要是因为氧在表面预吸附时从表面得到了电子,使得表面处于缺电子的状态。所以一氧化碳和一氧化氮这些有给电子倾向的还原性气体在表面吸附时电荷转移量会因氧的预吸附而增加,而二氧化氮这种有着的电子倾向的电子想要从处于缺电子状态的表面得到电子变得更难。　　对上述结论我们还做了一组氢预吸附对一氧化碳、一氧化氮和二氧化氮检测影响的对比构型,发现氢在表面吸附后是给表面电子的,一氧化碳和一氧化氮在氢预吸附的表面的电荷转移量较完美表面有所降低,而二氧化氮则有所增加。这主要是因为,氢预吸附的表面从氢原子得到电子,表面的得电子能力下降给电子能力增强,所以一氧化碳和一氧化氮这两种趋向于给电子的分子在表面吸附时电荷转移量降低,而二氧化氮这种趋向于得到电子的分子在表面吸附时电荷转移量是增加的,这与氧预吸附的影响道理是一样的。　　第五章中我们首先构建了乙醇在氧化铜完美(111)表面的不同吸附位的吸附模型,又进一步考虑到可能的断键并对断键产生的碎片在表面的吸附及共吸附做了研究,对于优化构型的吸附稳定性及电荷转移结果与实验中观测到的氧化亚铜对乙醇的好的敏感性是一致的。而且我们发现无论是H-O键断裂还是C-O键断裂都是不利于电荷转移的,这应该是实验中观测到的随着温度的升高到一定程度其敏感性最终会下降的一个原因。　　本文的结论对于气敏材料的开发及气体传感器的制造都是有着指导意义的。