Adsorption of CO, NH3, NO, and NO2 on pristine and defective g-GaN: Improved gas sensing and functionalization

吸附 物理吸附 分子 材料科学 化学物理 表面改性 原子轨道 化学 纳米技术 计算化学 物理化学 电子 有机化学 物理 量子力学
作者
Zhen Cui,Xia Wang,Yingchun Ding,Enling Li,Kaifei Bai,Jiangshan Zheng,Tong Liu
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:530: 147275-147275 被引量:108
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2020.147275
摘要

The adsorption behaviors of gas molecules, including CO, NH3, NO, and NO2 on pristine and defective g-GaN, and their adsorption energy, charge transfer, and magnetic moment are investigated using first-principles calculations. The small adsorption energy of all the gas molecules on pristine g-GaN suggests the physisorption characteristics. Among these gas molecules, the binding between NH3 and pristine g-GaN is stronger than the other molecules owing to the hybridization of its frontier orbitals with the 2p orbital of N atoms in pristine g-GaN. To improve the sensing ability of g-GaN, the adsorption behaviours of these gas molecules on g-GaN with Ga and N single vacancies are also examined. All these gas molecules exhibit much larger adsorptions energy on the defective g-GaN than that on the pristine form. For most of the gas molecule adsorption on defective g-GaN, the charge transfer is more significant that in the corresponding gas molecule adsorption on pristine g-GaN. Besides, the magnetisms are found in many gas molecules adsorbed defective g-GaN. Our work not only provides an effective approach to improve the sensing ability of g-GaN but also offers an effective approach for functionalization of g-GaN.

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