硼氮摻雜C 64 -石墨炔材料幾何及電子結構第一性原理
發(fā)布時間：2021-10-08 03:31
采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,對新型碳單原子層平面結構——C64-石墨炔的硼、氮摻雜結構進行研究.當硼原子分別替代C64-石墨炔中碳六元環(huán)和四元環(huán)上的一個碳原子時,獲得穩(wěn)定的四元環(huán)位B摻雜C64-石墨炔結構和六元環(huán)位B摻雜C64-墨炔結構（簡稱B4環(huán)摻雜結構和B6環(huán)摻雜結構）.兩種結構仍然表現為二維平面結構,晶格常數分別為9.378×10-10和9.383×10-10m;當硼和氮原子交替替代C64-石墨炔中四元環(huán)和碳鏈上的碳原子時,得到鏈位B,N摻雜C64-石墨炔穩(wěn)定平面結構（簡稱BN鏈摻雜結構）,晶格常數為9.393×10-10m.單個硼原子摻雜的B4環(huán)摻雜結構和B6環(huán)摻雜結構均因摻雜使體系由半導體轉變?yōu)榻饘?硼、氮原子交替取代的BN鏈摻雜結構是帶隙為2.56 eV的半導體.
【文章來源】：上海大學學報(自然科學版). 2020,26(05)北大核心CSCD
【文章頁數】：8 頁
【部分圖文】：
圖１晶格結構??Ｆｉｇ．?１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｌａｔｔｉｃｅ??－
第５期??李暉，等：硼氮摻雜Ｃ６４－石墨炔材料幾何及電子結構第一性原理??８１９??Ｋ??（ｃ）?Ｂ６環(huán)摻雜結構??（ｄ）?ＢＮ鏈摻雜結構??圖２能帶結構??Ｆｉｇ．?２?Ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ??環(huán)己三烯結構；而Ｂ６環(huán)摻雜結構由于硼碳鍵較長，使其六元環(huán)結構中的鍵長不再是長短交替．??兩種．結構碳鏈上仍然存在炔鍵，鍵長分別為１，２５４乂１０－１（）和１．２４９＼１０－１｜？１１１；利用硼原子和氮??庫子交替取代四元環(huán)和碳鏈上的碳？原：子，得到的ＢＮ鏈摻雜結構中仍然存在壞己三烯單元，其??鏈上出現了硼、氮原子形成的炔鍵，鍵長為１．２８１?ｘ?１０－??為考證Ｂ４環(huán)摻雜結構、Ｂ６環(huán)摻雜結構和ＢＮ鏈摻雜結構的穩(wěn)定性，計算了這３種結構在??ｒ點的聲子頻率．３種結構原胞均有１８個原于，聲子計算分別得到５４支頻率．結果表明，所有??光學支譜馘在ｒ?Ａ均為班值；３支聲學支譜線在ｒ點雖然有食傲値其絕對值均小于０．１?Ｔｉｆｃ，??屬于計算壤差．ｒ點聲子計算結果進一步表明這３種摻雜方式仍能保證材料結構的穩(wěn)定性．??２．２?電子結構??本工作對上述，得到的３種單原子．層材料的電子結構進行了計算．能帶結構如圖２所承，??其中圖（ａ）是為了進行比較而給出的Ｇ．Ｓ４￣石墨炔能帶結構，（ｂ）？（ｄ）分別對應Ｂ４環(huán)摻雜結??構、Ｂ６環(huán)摻雜結構和ＢＮ鏈摻雜結構的能帶圖．為了比較４種結構的電子結構特性，還在??表?１中給出了０？￣石：墨炔、：８４環(huán)，＿結構、Ｂ６壞摻雜結構，ＢＷ鏈摻雜結構的費隙寬度以及??帶隙出現的位置．ＣＳ４－石墨按是ｑ種帶隙值為０．３５?ｅＶ的直接帶隙半導體，其價帶頂和導帶底??均出現在ＭｉＴ，處．摻雜后的Ｂ４環(huán)摻雜結構和Ｂ
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳硅二炔結構及性質分子動力學模擬研究[J]. 顏笑,辛子華,張嬌嬌. 物理學報. 2013(23)
本文編號：3423344
【文章來源】：上海大學學報(自然科學版). 2020,26(05)北大核心CSCD
【文章頁數】：8 頁
【部分圖文】：
圖１晶格結構??Ｆｉｇ．?１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｌａｔｔｉｃｅ??－
第５期??李暉，等：硼氮摻雜Ｃ６４－石墨炔材料幾何及電子結構第一性原理??８１９??Ｋ??（ｃ）?Ｂ６環(huán)摻雜結構??（ｄ）?ＢＮ鏈摻雜結構??圖２能帶結構??Ｆｉｇ．?２?Ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ??環(huán)己三烯結構；而Ｂ６環(huán)摻雜結構由于硼碳鍵較長，使其六元環(huán)結構中的鍵長不再是長短交替．??兩種．結構碳鏈上仍然存在炔鍵，鍵長分別為１，２５４乂１０－１（）和１．２４９＼１０－１｜？１１１；利用硼原子和氮??庫子交替取代四元環(huán)和碳鏈上的碳？原：子，得到的ＢＮ鏈摻雜結構中仍然存在壞己三烯單元，其??鏈上出現了硼、氮原子形成的炔鍵，鍵長為１．２８１?ｘ?１０－??為考證Ｂ４環(huán)摻雜結構、Ｂ６環(huán)摻雜結構和ＢＮ鏈摻雜結構的穩(wěn)定性，計算了這３種結構在??ｒ點的聲子頻率．３種結構原胞均有１８個原于，聲子計算分別得到５４支頻率．結果表明，所有??光學支譜馘在ｒ?Ａ均為班值；３支聲學支譜線在ｒ點雖然有食傲値其絕對值均小于０．１?Ｔｉｆｃ，??屬于計算壤差．ｒ點聲子計算結果進一步表明這３種摻雜方式仍能保證材料結構的穩(wěn)定性．??２．２?電子結構??本工作對上述，得到的３種單原子．層材料的電子結構進行了計算．能帶結構如圖２所承，??其中圖（ａ）是為了進行比較而給出的Ｇ．Ｓ４￣石墨炔能帶結構，（ｂ）？（ｄ）分別對應Ｂ４環(huán)摻雜結??構、Ｂ６環(huán)摻雜結構和ＢＮ鏈摻雜結構的能帶圖．為了比較４種結構的電子結構特性，還在??表?１中給出了０？￣石：墨炔、：８４環(huán)，＿結構、Ｂ６壞摻雜結構，ＢＷ鏈摻雜結構的費隙寬度以及??帶隙出現的位置．ＣＳ４－石墨按是ｑ種帶隙值為０．３５?ｅＶ的直接帶隙半導體，其價帶頂和導帶底??均出現在ＭｉＴ，處．摻雜后的Ｂ４環(huán)摻雜結構和Ｂ
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳硅二炔結構及性質分子動力學模擬研究[J]. 顏笑,辛子華,張嬌嬌. 物理學報. 2013(23)
本文編號：3423344
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