Аннотация:
Перфорированный графен является одним из наиболее обсуждаемых представителей пористых 2D наноматериалов с позиции их многообещающих свойств и перспектив применения в наноэлектронике и наносенсорике. В рамках данной работы рассматриваются плёнки перфорированного графена с почти круглыми отверстиями диаметром 1.2 нм, функционализированного карбоксильными (СООН) группами. Цель работы заключалась в оценке хеморезистивного отклика подобных плёнок на молекулы газа NO$_2$, являющегося одним из загрязняющих воздух веществ. Для проведения исследования применялся квантовый метод функционала плотности в приближении сильной связи с самосогласованным вычислением заряда. Расчеты хеморезистивного отклика проводились в присутствии молекул воды на поверхности плёнки функционализированного перфорированного графена (ФПГ) при температуре 300 К. Установлено, что величина отклика плёнки составляет 87–93% в зависимости от числа адсорбируемых на поверхности перфорированного графена молекул NO$_2$ (от 1 до 6). Высокая хеморезистивная чувствительность исследуемых плёнок объясняется резким снижением их сопротивления (на порядок) при посадке молекул NO$_2$. Наблюдаемое снижение сопротивления объясняется с позиции изменении электронного строения плёнки и закономерностей квантового транспорта электронов в ней. Полученные результаты свидетельствуют о многообещающих перспективах применения плёнок функционализированного перфорированного графена в газовой сенсорике для обнаружения загрязняющих веществ в воздухе.
Ключевые слова:
хеморезистивный отклик, кислород-содержающие группы, уровень Ферми, метод функционала плотности в приближении сильной связи.
УДК:
538.915
Поступила в редакцию: 14.04.2025 Исправленный вариант: 28.11.2025 Принята в печать: 10.07.2025
Полный текст:
PDF файл (1421 kB)