采用基于密度泛函數(shù)理論的第一性原理,通過計(jì)算研究了四種(Chair、Zigzag、Boat、Armchair)雙面全氟化石墨烯(N_C∶N_F=1∶1)構(gòu)型,發(fā)現(xiàn)Chair型氟化后的石墨烯構(gòu)型最穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了以Chair形式氟化時(shí)不同氟化度和單軸應(yīng)力對氟化石墨烯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與能帶的影響.計(jì)算結(jié)果表明:氟化度越高氟化石墨烯結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,且雙面氟化石墨烯較單面氟化更穩(wěn)定。對構(gòu)造的全氟化石墨烯體系沿X方向施加壓(拉)應(yīng)變時(shí),石墨烯體系的起伏高度隨單軸應(yīng)變的增加而減小,導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂均發(fā)生微小移動(dòng)、帶隙逐漸減小,帶隙在軸向壓應(yīng)力作用下減小得更快.

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【部分圖文】：

圖1初始模型

利用密度泛函數(shù)理論的第一性原理來研究氟化石墨烯的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及氟化度對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和帶隙的影響,采用VASP[15-16]軟件(viennaAbinitiosimulationpackage)進(jìn)行計(jì)算,所有相關(guān)計(jì)算都在幾何優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行.對本征石墨烯氟化和施加應(yīng)力后,弛豫....

圖2四種不同位置雙面全氟化石墨烯構(gòu)型

在雙面全氟化石墨烯構(gòu)型中,中間層都是32個(gè)C原子的單層石墨烯片,在對應(yīng)位置C原子上下兩面各添加了16個(gè)F原子.為了探究不同氟化構(gòu)型下全氟化石墨烯的穩(wěn)定性,按照式(1)計(jì)算了4種全氟化石墨烯構(gòu)型的形成能ΔEf,結(jié)果見表1.通過比較可知,全氟化石墨烯構(gòu)型的形成能按照如下順序依次升高:....

圖3不同氟化度下氟化石墨烯的原子構(gòu)型變化

計(jì)算了氟化度對石墨烯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響(氟化度為3%到100%),所有氟化模型都以Chair形式進(jìn)行氟化,如圖3所示.從圖3可以看出,形成能隨著氟化度增加而降低,氟化度為100%時(shí)形成能最低(ΔEf=-1.42eV),體系最穩(wěn)定,表明氟化度越高,氟化石墨烯結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定.如圖3所示,....

圖4拉應(yīng)變下全氟化石墨烯構(gòu)型的態(tài)密度

電導(dǎo)率與費(fèi)米面處的態(tài)密度密切相關(guān),為了研究單軸應(yīng)力對全氟化石墨烯結(jié)構(gòu)中電子密度的影響以及電子密度隨能量的分布規(guī)律,分別計(jì)算了在單軸應(yīng)力作用下全氟化石墨烯的態(tài)密度(如圖4、5所示)和能帶(如圖6所示),其中費(fèi)米能級設(shè)為0eV.從圖4和圖5可以看出,在單軸應(yīng)力(拉應(yīng)力或壓應(yīng)力)的作....

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