Enhanced surface modification engineering (H, F, Cl, Br, and NO2) of CdS nanowires with and without surface dangling bonds
Enhanced surface modification engineering (H, F, Cl, Br, and NO2) of CdS nanowires with and without surface dangling bonds
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具有和不具有表面悬挂键的 CdS 纳米线的增强表面改性工程（H、F、Cl、Br 和 NO2）
DOI：
10.1063/1.4928080
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发表时间：
2015-08
影响因子：
3.2
通讯作者：
Chen, Xiaoshuang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang, Chunrui;Xu, Xiaofeng;Wang, Jiqing;Chen, Xiaoshuang
半导体纳米线可应用于气体传感和细胞检测，但其传感机理尚不清楚。在这项研究中，表面修饰的CdS纳米线的电子性质的影响，不同直径的几个物种（H，F，Cl，Br，和NO2）的第一性原理计算进行了研究。选择表面悬挂键和卤素元素来代表表面的环境。由于卤素原子的强电负性和能级，卤素钝化显著地改变了带隙。态密度分析表明，卤素钝化纳米线的价带顶（VBM）由卤素原子的p态形成，而氢钝化纳米线的VBM由Cd 4d和S 3p轨道形成.为了说明表面修饰可以应用于气体传感，NO2吸收的纳米线具有不同的覆盖率计算。NO2的低覆盖率引入深p型掺杂剂样的水平，而高覆盖率引入浅n型掺杂剂样的水平。
Semiconductor nanowires (NWs) can be applied in gas sensing and cell detection, but the sensing mechanism is not clearly understood. In this study, surface modification effect on the electronic properties of CdS NWs for different diameters with several species (H, F, Cl, Br, and NO2) is investigated by first principles calculations. The surface dangling bonds and halogen elements are chosen to represent the environment of the surface. Halogen passivation drastically changes the band gaps due to the strong electronegativity and the energy level of halogen atoms. Density of states analysis indicates that valence band maximum (VBM) of halogen-passivated NWs is formed by the p states of halogen atoms, while VBM of H-passivated NWs is originated from Cd 4d and S 3p orbitals. To illustrate that surface modification can be applied in gas sensing, NO2-absorbed NWs with different coverage are calculated. Low coverage of NO2 introduces a deep p-type dopant-like level, while high coverage introduces a shallow n-type...
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