Elucidating the Oxidation Process and Enhanced Stability of Black Phosphorus through NTCDA Passivation: A Molecular Dynamics Study
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract Understanding the oxidation mechanisms of black phosphorus (BP) at the atomic scale is essential for developing effective passivation strategies to enhance its stability in ambient conditions. To explore this, the effects of O 2 and H 2 O molecules on BP layers are elucidated using reactive force field (ReaxFF) molecular dynamics simulations at constant concentrations of molecules and room temperature. As a potential solution, the passivation efficacy of 1,4,5,8‐naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NTCDA) is evaluated. The initial oxidation processes are analyzed through atomic structural changes, charge dynamics, and radial distribution functions. Moreover, the thickness of the oxidized BP layers is quantitatively determined. Results show that elevated O 2 concentrations significantly accelerate oxidation and increase the thickness of the oxidized layers, while H 2 O has a weaker influence. The interaction between O⁻ and H⁺ ions in H 2 O reduces its interaction with BP, but O 2 molecules cause H 2 O to become negatively charged, allowing it to interact with P⁺ ions. Importantly, passivating BP with NTCDA effectively mitigates oxidation, creating a protective layer that repels O 2 molecules. Ultimately, this study reveals the initial oxidation and passivation processes of BP layers, offering crucial theoretical insights to guide experimental methods and practical applications in semiconductor devices.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
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| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
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| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
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| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
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