本論文采用實驗與理論相結(jié)合的方法研究了復(fù)合結(jié)構(gòu)硅納米線陣列氣敏傳感器對二氧化氮的吸附性能與敏感機理。理論方面,基于第一性原理密度泛函理論（DFT）計算方法,采用Materials Studio軟件的CASTEP模塊在微觀原子分子水平上探究了銀修飾硅納米線對二氧化氮氣體的吸附特性和敏感機理。首先,基于實驗制備的硅納米線陣列建立了沿[001]方向的硅納米線模型;構(gòu)建了Ag原子在硅納米線表面5種不同位置的修飾模型,并計算了相應(yīng)模型的修飾能、態(tài)密度圖、電子轉(zhuǎn)移量,發(fā)現(xiàn)Ag-Si₂橋位是最佳的修飾位,同時電子結(jié)構(gòu)計算結(jié)果表明Ag修飾系統(tǒng)呈現(xiàn)N型摻雜特征;進一步建立了NO₂氣體分子在Ag修飾的硅納米線表面的吸附模型,并計算了相應(yīng)模型的修飾能、態(tài)密度圖、電子轉(zhuǎn)移特性。相對于純硅納米線的吸附,計算結(jié)果表明二氧化氮分子在修飾的納米線表面形成了強的自發(fā)吸附,表面二氧化氮分子吸附引入了淺的電子態(tài)密度。該理論研究結(jié)果與實驗結(jié)果相一致;最后,研究了以范德瓦爾斯結(jié)為基礎(chǔ)的硅納米線陣列的模型對NO₂氣體分子的吸附,計算結(jié)果表明了范德瓦爾斯結(jié)的形成影響... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 氣敏傳感器簡介
    1.2 硅納米線基氣敏傳感器研究現(xiàn)狀及進展
        1.2.1 硅納米線氣敏性能的理論研究
        1.2.2 硅納米線傳感器電極工藝
    1.3 本課題的主要研究內(nèi)容與意義
第2章 理論計算基礎(chǔ)與實驗設(shè)備及制備方法
    2.1 第一性原理
        2.1.1 第一性原理計算理論
        2.1.2 軟件介紹及參數(shù)設(shè)置
    2.2 實驗設(shè)備及制備方法
        2.2.1 實驗藥品及測試裝置介紹
        2.2.2 制備方法
第3章 Ag修飾硅納米線的氣敏特性的DFT研究
    3.1 硅納米線體系的氣敏特性
        3.1.1 NO_2分子在硅納米線表面的吸附模型
        3.1.2 計算結(jié)果及分析
    3.2 Ag修飾硅納米線的吸附與氣敏特性
        3.2.1 Ag修飾硅納米線
        3.2.2 NO_2分子在Ag改性硅納米線表面的吸附模型
        3.2.3 電子結(jié)構(gòu)分析
    3.3 銀修飾硅納米線電荷轉(zhuǎn)移及氣敏機理分析
    3.4 硅納米線范德瓦爾斯結(jié)的氣敏特性研究
        3.4.1 硅納米線范德瓦爾斯結(jié)模型
        3.4.2 范德瓦爾斯結(jié)二氧化氮氣體吸附能
        3.4.3 氣體吸附與電學(xué)性能
第4章 團聚互連結(jié)構(gòu)硅納米線陣列的氣敏研究
    4.1 團聚互連結(jié)構(gòu)硅納米線陣列的制備
    4.2 團聚互連硅納米線的形貌表征
        4.2.1 XRD與 EDS分析
        4.2.2 SEM
    4.3 團聚互連硅納米線的氣敏性能
        4.3.1 動態(tài)響應(yīng)恢復(fù)特性
        4.3.2 選擇性及穩(wěn)定性
        4.3.3 團聚互連硅納米線的氣敏機理分析
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 研究結(jié)論
    5.2 工作展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]缺陷與應(yīng)變調(diào)制ZnO和In2O3半導(dǎo)體d0鐵磁性的第一原理計算研究[D]. 王海鑌.湖南大學(xué) 2013
[2]3d過渡金屬摻雜一維ZnO納米材料磁光機理研究[D]. 張富春.中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所） 2009
[3]鎂基儲氫合金與Mg-Al（Ce）合金的相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及相關(guān)性能研究[D]. 周惦武.湖南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]WO3納米線電子結(jié)構(gòu)與氣體吸附性能研究[D]. 李曉.天津大學(xué) 2012
[2]稀磁半導(dǎo)體ZnS摻雜Mn薄膜的研究[D]. 宋德王.北京交通大學(xué) 2012
[3]CO在部分過渡金屬及氧化物表面吸附和反應(yīng)的第一原理研究[D]. 李對春.太原理工大學(xué) 2011



本文編號：3172276