【摘要】：通過基于密度泛函理論的第一原理計(jì)算,系統(tǒng)研究了γ石墨炔衍生物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、原子構(gòu)型和電子性質(zhì).γ石墨炔衍生物的結(jié)構(gòu)是由碳六元環(huán)以及連接六元環(huán)間的碳鏈組成,碳鏈上的碳原子數(shù)為N=1—6.研究結(jié)果表明,碳鏈上碳原子數(shù)的奇偶性對(duì)γ石墨炔衍生物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和相應(yīng)的原子構(gòu)型、電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)具有很大的影響.其奇偶性規(guī)律為:當(dāng)六元環(huán)間的碳原子數(shù)為奇數(shù)時(shí),體系中的碳鏈均為雙鍵排布,系統(tǒng)呈現(xiàn)金屬性;當(dāng)六元環(huán)間的碳原子數(shù)為偶數(shù)時(shí),系統(tǒng)中的碳鏈形式為單、三鍵交替排列,體系為直接帶隙的半導(dǎo)體.直接帶隙的存在能夠促進(jìn)光電能的高效轉(zhuǎn)換,預(yù)示著石墨炔在光電子器件中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì).N=2,4,6的帶隙分布在0.94—0.84 eV之間,帶隙的大小與碳鏈上三鍵的數(shù)量和長(zhǎng)度有關(guān).研究表明,將碳原子鏈引入到石墨烯碳六元環(huán)之間,通過控制引入的碳原子個(gè)數(shù)可以調(diào)控其金屬和半導(dǎo)體電子特性,為設(shè)計(jì)和制備基于碳原子的可調(diào)控s-p雜化的二維材料和納米電子器件提供了理論依據(jù).
[Abstract]:Based on the first principle calculation based on density functional theory, the structural stability, atomic configuration and electronic properties of 緯 graphite acetylene derivatives are systematically studied. The number of carbon atoms in the carbon chain is Nu 1-6. The results show that the parity of the number of carbon atoms in the carbon chain has a great influence on the stability of the structure, the corresponding atomic configuration and the electronic structure of the 緯 -graphite derivative. The law of parity is as follows: when the number of carbon atoms between six-member rings is odd, the carbon chains in the system are arranged by double bonds, and the system presents gold properties; when the number of carbon atoms between six-member rings is even, the carbon chains in the system are arranged in the form of single and triple bond alternately. The system is a direct band gap semiconductor. The existence of direct band gap can promote the efficient conversion of optoelectronic energy, which indicates that the application advantage of graphene in optoelectronic devices. The band gap distribution of the band gap is between 0.94-0.84 EV. The size of the band gap is related to the number and length of the three bonds in the carbon chain. It is shown that the electronic properties of metals and semiconductors can be controlled by controlling the number of carbon atoms introduced by introducing the carbon atom chain between the carbon six-member rings of graphene. It provides a theoretical basis for the design and fabrication of two dimensional materials and nanoelectronic devices based on carbon atoms and adjustable s-p hybrids.
【作者單位】： 廈門大學(xué)物理系半導(dǎo)體光電材料及其高效轉(zhuǎn)換器件協(xié)同創(chuàng)新中心;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2016YFA0202601,2016YFB0901502)資助的課題~~
【分類號(hào)】：O469

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本文編號(hào)：2166695