毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
石墨烯一经制备出来就受到了广泛关注，这归结于石墨烯的二维平面晶体结构具有良好的力学、电学等性质和广阔的应用前景。石墨烯是零帯隙的半导体，没有磁性，而用其它原子吸附、掺杂，可以引入磁性甚至打开帯隙，这在纳米电子器件方面很有前途。
由于比表面积大, 石墨烯对一些气体分子具有很强的吸附能力, 吸附的气体分子与石墨烯片层相互作用, 改变了电子能级及其电荷传输, 从而引起石墨烯片层宏观的导电性能发生较大改变, 通过测定其导电性能的变化即可检测气体。
一、石墨烯结构和特性
石墨烯是由SP2 杂化的碳原子紧密排列构成的二维六角结构的单层石墨，每个碳原子通过σ键与相邻的3个碳原子连接，这些强C－C键的网状结构使石墨烯片层具有优异的结构刚性。每个碳原子上都有1个未成键的电子，这些原子在π轨道上自由运动，所以石墨烯具有良好的导电性。石墨烯还具有优异的物理性质包括：室温下高的电子迁移率（15000cm２V－１s－１）；优异的热导率（约5000Wm－１K－１），是Cu热导率的10倍多；超高的力学性能，破坏强度为42N/m，杨氏模量为1.0TPa；超大的比表面积，理论值为2630m２g－１；几乎完全透明，光透过率可达97.4%。这些优异的特性使得石墨烯在气体传感器、晶体管、导电电极有着广阔的应用前景。
二、密度泛函理论和第一性原理
本次研究基于密度泛函理论和第一性原理的计算方法，通过VASP、P4VASP、VEST等程序对石墨烯分子构型进行理论计算。
密度泛函理论Density functional theory (DFT)是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法。其主要目标就是用电子密度取代波函数作为研究的基本量。因为多电子波函数有 3N 个变量（N 为电子数，每个电子包含三个空间变量），而电子密度仅是三个变量的函数，无论在概念上还是实际上都更方便处理。
第一性原理（First Principle）是根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法。通常我们也认为第一性原理就是从头计算，不需要任何参数，只需要一些基本的物理常量，就可以得到体系基态的基本性质的原理。主要研究方法包括全电子法、赝势法以及线性缀加平面波方法（FLAPW）等。其中，FLAPW以计算精度高、性能可靠的优势被众多理论领域的科研工作者认同。
三、石墨烯与气体分子的吸附作用
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