氟化度及单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性和能带的影响

发布时间：2024-02-20 00:50

　　采用基于密度泛函数理论的第一性原理,通过计算研究了四种(Chair、Zigzag、Boat、Armchair)双面全氟化石墨烯(N_C∶N_F=1∶1)构型,发现Chair型氟化后的石墨烯构型最稳定。在此基础上,系统研究了以Chair形式氟化时不同氟化度和单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性与能带的影响.计算结果表明:氟化度越高氟化石墨烯结构越稳定,且双面氟化石墨烯较单面氟化更稳定。对构造的全氟化石墨烯体系沿X方向施加压(拉)应变时,石墨烯体系的起伏高度随单轴应变的增加而减小,导带底和价带顶均发生微小移动、带隙逐渐减小,带隙在轴向压应力作用下减小得更快.

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【部分图文】：

图1初始模型

利用密度泛函数理论的第一性原理来研究氟化石墨烯的结构稳定性以及氟化度对结构稳定性和带隙的影响,采用VASP[15-16]软件(viennaAbinitiosimulationpackage)进行计算,所有相关计算都在几何优化的基础上进行.对本征石墨烯氟化和施加应力后,弛豫....

图2四种不同位置双面全氟化石墨烯构型

在双面全氟化石墨烯构型中,中间层都是32个C原子的单层石墨烯片,在对应位置C原子上下两面各添加了16个F原子.为了探究不同氟化构型下全氟化石墨烯的稳定性,按照式(1)计算了4种全氟化石墨烯构型的形成能ΔEf,结果见表1.通过比较可知,全氟化石墨烯构型的形成能按照如下顺序依次升高:....

图3不同氟化度下氟化石墨烯的原子构型变化

计算了氟化度对石墨烯结构稳定性的影响(氟化度为3%到100%),所有氟化模型都以Chair形式进行氟化,如图3所示.从图3可以看出,形成能随着氟化度增加而降低,氟化度为100%时形成能最低(ΔEf=-1.42eV),体系最稳定,表明氟化度越高,氟化石墨烯结构越稳定.如图3所示,....

图4拉应变下全氟化石墨烯构型的态密度

电导率与费米面处的态密度密切相关,为了研究单轴应力对全氟化石墨烯结构中电子密度的影响以及电子密度随能量的分布规律,分别计算了在单轴应力作用下全氟化石墨烯的态密度(如图4、5所示)和能带(如图6所示),其中费米能级设为0eV.从图4和图5可以看出,在单轴应力(拉应力或压应力)的作....

本文编号：3903586