石墨烯费米能级的化学影响因素

石墨烯具有超高的比表面积、室温稳定性和低电噪声性等一系列优点，是一种很有前途的气敏材料。石墨烯气敏的基本机理是吸附分子与石墨烯之间的电荷转移。电荷转移由石墨烯的费米能级决定。然而，有趣的是，由于低的态密度(DOS)，石墨烯的费米能级可以很容易地通过化学或电子掺杂来改变。因此，科研工作者可以通过化学掺杂和电掺杂来调节石墨烯的气敏性能。基于这种独特的特性，气敏响应的饱和度不仅取决于吸附和解吸之间的平衡，而且还受费米能级移动的影响。不同的分子被石墨烯吸附后，都会通过电荷转移影响石墨烯的费米能级。这一过程导致了石墨烯气体传感中普遍存在的交叉敏感。据广泛报道，空气中的H₂O和O₂会显著改变石墨烯的费米能级。因此，通过测试气体和H₂O或O₂对费米能级的影响来确定它们之间的交叉敏感性是特别重要的。这种交叉敏感性的定量和定性研究是实现石墨烯气体传感器抗零漂环境校准的重要一步。更重要的是，通过对石墨烯费米能级的综合影响，对两种气体物种之间的交叉敏感性有一个普遍的理解。除了掺杂效应中不同气体分子之间的相互作用外，电掺杂对分子掺杂也有很大影响。电子掺杂和化学掺杂之间的相互作用具有重要的理论意义和实用价值。由于电子掺杂可以通过偏置电压精确控制，为研究不同石墨烯费米水平下的分子掺杂提供了一种有效的方法。

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