Influence of vacancy defects on 2D BeN4 monolayer for NH3 adsorption: a density functional theory investigation

材料科学 单层 空位缺陷 密度泛函理论 吸附 结晶学 化学物理 凝聚态物理 纳米技术 计算化学 物理化学 物理 化学
作者
Seetha Lakshmy,Gopal Sanyal,Nandakumar Kalarikkal,Brahmananda Chakraborty
出处
期刊:Nanotechnology [IOP Publishing]
卷期号:34 (43): 435504-435504 被引量:11
标识
DOI:10.1088/1361-6528/acea28
摘要

Two-dimensional materials have attracted a great deal of interest in developing nanodevices for gas-sensing applications over the years. The 2D BeN4monolayer, a recently synthesized single-layered Dirac semimetal, has the potential to function as a gas sensor. This study analyzes the NH3sensing capacity of the pristine and vacancy-induced BeN4monolayers using first-principles density functional theory (DFT) calculations. As per the results, the NH3molecule is physisorbed on the pristine BeN4via weak Van der Waals interaction with a poor adsorption energy of -0.41 eV and negligible charge transfer. Introducing Be vacancy in BeN4increased the NH3adsorption energy to -0.83 eV due to the improved charge transfer (0.044 e) from the defective monolayer to the NH3molecule. The structural stability, sufficient recovery time (74 s) at room temperature, and superior work function sensitivity promise the potential application of defective BeN4as an NH3sensor. This research will be a theoretical groundwork for creating innovative BeN4-based NH3gas sensors.

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