堆垛碳薄膜材料的拓扑性质

发布时间：2022-02-17 07:47

　　碳元素由于其丰富多样的杂化形式拥有大量的同素异形体,特别是自2004年石墨烯被成功制备以来,碳薄膜材料如雨后春笋般涌现出来。这些碳薄膜材料展现出了奇异的物理、化学性质。另一方面,拓扑材料是目前凝聚态物理领域的研究热点,各种拓扑相相继被提出。譬如,零维的节点、一维的节线、二维的节面。尽管某些二维薄膜材料也拥有拓扑性质,与三维材料相比,其维度严重限制一些复杂的拓扑相在二维薄膜材料中出现的可能。譬如,节线链和Nexus点不可能出现在二维材料中。为了突破维度对拓扑相的限制和拓展碳薄膜材料的应用,我们通过堆垛碳薄膜材料的方式设计拓扑材料和寻找新的拓扑相,并对其拓扑性质进行研究。本文结合第一性原理计算和紧束缚近似方法提出了可以基于Kagome晶格实现一系列临界型拓扑相,例如临界型节点、临界型节线或节线环。在破坏Kagome晶格的C₃旋转对称性后,二次曲线型节点劈裂为两个临界型节点。将单层的Kagome晶格堆垛成三维层状结构,可以获得临界型节线或节线环。此外,我们以Kagome石墨烯为例说明这些临界型拓扑相可以在真实材料中实现。我们发现对结构进行一个空穴掺杂时,这些狄拉克型拓扑... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

碳元素的三种轨道杂化类型，(a)sp杂化；(b)sp2杂化；(c)sp3杂化

湘潭大学硕士毕业论文3图1.2石墨烯的二维同素异形体，(a)Penta-graphene；(b)T-graphene；(c)S-graphene；(d)Pentahexoctite；(e)HOPgraphene；(f)Phagraphene；(g)R-heackelite；(h)H-heackelite；(i)O-heackelite。图1.3实验上合成的6,6,12-graphyne纳米条带。平带(flatband)是研究强关联物理相关性质的很好平台，通常人们构建平带的方法是通过构建特殊晶格来实现，一般来说有Kagome晶格、Lieb晶格等。2018年我们课题组提出了两种由碳薄膜构成的Kagome晶格材料—Kagome石墨烯/石墨炔[22](图1.4(a-b))，Kagome石墨烯可以看成是用正三角形碳环替换石墨烯的每一个碳原子获得。其晶格常数为a(=b)=5.19，正三角形碳环内部的键长为1.42,环与环之间的键长为1.35。当我们把三角形之间的两个碳原子

湘潭大学硕士毕业论文3图1.2石墨烯的二维同素异形体，(a)Penta-graphene；(b)T-graphene；(c)S-graphene；(d)Pentahexoctite；(e)HOPgraphene；(f)Phagraphene；(g)R-heackelite；(h)H-heackelite；(i)O-heackelite。图1.3实验上合成的6,6,12-graphyne纳米条带。平带(flatband)是研究强关联物理相关性质的很好平台，通常人们构建平带的方法是通过构建特殊晶格来实现，一般来说有Kagome晶格、Lieb晶格等。2018年我们课题组提出了两种由碳薄膜构成的Kagome晶格材料—Kagome石墨烯/石墨炔[22](图1.4(a-b))，Kagome石墨烯可以看成是用正三角形碳环替换石墨烯的每一个碳原子获得。其晶格常数为a(=b)=5.19，正三角形碳环内部的键长为1.42,环与环之间的键长为1.35。当我们把三角形之间的两个碳原子


本文编号：3629076