搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

氟化硼碳平面的第一性原理研究

徐雷 戴振宏 王森 刘兵 孙玉明 王伟田

氟化硼碳平面的第一性原理研究

徐雷, 戴振宏, 王森, 刘兵, 孙玉明, 王伟田
PDF
导出引用
导出核心图
  • 基于第一性原理的理论计算,研究了不同氟化程度的BC3,BC5,BC7 的稳定结构和电子特征,发现通过B原子替代C原子,F原子与平面结构的结合能力更强了,氟化的硼碳结构比氢化的硼碳结构更加稳定. 研究发现:当只有C原子与F原子成键时,体系变成半导体,而当B原子与F 原子成键时,即所有原子都与F 原子成键,体系变成导体. 通过不同程度的氟化,BC3发生半 导体-金属的转变,BC5和BC7 发生金属-半导体-金属的转变. 理论分析表明,B原子的pz 轨道对电学性质变化有较大影响. 由于其丰富的电学特性,此类氟化硼碳平面在纳米电子器件领域中具有潜在应用,并且该结果对实验合成也有一定的指导意义.
    • 基金项目: 教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-09-0867)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Berger C, Song Z, Li T, Li X, Ogbazghi A Y, Feng R, Dai Z, Marchenkov A N, Conrad E H, First P N, De Heer W A 2006 Science 312 1191

    [3]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 248502 (in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 248502]

    [4]

    Liu Y, Yao J, Chen C, Miao L, Jiang J J 2013 Acta Phys. Sin. 62 063601 (in Chinese) [刘源, 姚洁, 陈驰, 缪灵, 江建军 2013 物理学报 62 063601]

    [5]

    Geim A K, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 183

    [6]

    Castro Neto A H, Guinea F 2009 Rev. Mod. Phys. 91 109

    [7]

    Xu X G, Zhang D L, Wu Y, Zhang X, Li X Q, Yang H L, Jiang Y 2012 Rare Metals 31 107

    [8]

    Zhang D L, Xu X G, Wang W, Zhang X, Yang H L, Wu Y, Ma C Z, Jiang Y 2012 Rare Metals 31 112

    [9]

    Pan Z J, Zhang L T, Wu J S 2005 Acta Phys. Sin. 54 5308 (in Chinese) [潘志军, 张澜庭, 吴建生 2005 物理学报 54 5308]

    [10]

    Chen Z J, Xiao H Y, Zu X T 2005 Acta Phys. Sin. 54 5301 (in Chinese) [陈中钧, 肖海燕, 祖小涛 2005 物理学报 54 5301]

    [11]

    Yin D, Liu F Q, Fan X J 2005 Chin. Phys. B 14 2287

    [12]

    Wei H Y, Xiong X L, Song H T, Luo S Z 2010 Chin. Phys. Lett. 27 097102

    [13]

    Liu D D, Zhang H 2010 Chin. Phys. Lett. 27 093601

    [14]

    Feng H J, Liu F M 2008 Chin. Phys. Lett. 25 671

    [15]

    Elias D C, Nair R R, Mohiuddin T M G, Morozov S V, Blake P, Halsall M P, Ferrari A C, Boukhvalov D W, Katsnelson M I, Geim A K, Novoselov K S 2009 Science 323 610

    [16]

    Sahin H, Ataca C, Ciraci S 2010 Phys. Rev. B 81 205417

    [17]

    Topsakal M, Cahangirov S, Ciraci S 2010 Appl. Phys. Lett. 96 091912

    [18]

    Boukhvalov D W 2010 Physica E 43 199

    [19]

    Cheng S H, Zou K, Okino F, Gutierrez H R, Gupta A, Shen N, Eklund P C, Sofo J O, Zhu J 2010 Phys. Rev. B 81 205435

    [20]

    Sahin H, Topsakal M, Ciraci S 2011 Phys. Rev. B 83 115432

    [21]

    Charlier J C, Gonze X, Michenaud J P 1993 Phys. Rev. B 47 16162

    [22]

    Robinson J T, Burgess J S, Junkermeier C E, Badescu S C, Reinecke T L, Perkins F K, Zalalutdniov M K, Baldwin J W, Culbertson J C, Sheehan P E, Snow E S 2010 Nano Lett. 10 3001

    [23]

    Nair R R, Ren W, Jalil R, Riaz I, Kravets V G, Britnell L, Blake P, Schedin F, Mayorov A S, Yuan S, Katsnelson M I, Cheng H M, Strupinski W, Bulusheva L G, Okotrub A V, Grigorieva I V, Grigorenko A N, Novoselov K S, Geim A K 2010 Small 6 2877

    [24]

    Panchakarla L S, Govindaraj A, Rao C N R 2007 ACS Nano 1 494

    [25]

    Subrahmanyam K S, Panchakarla L S, Govindaraj A, Rao C N R 2009 J. Phys. Chem. C 113 4257

    [26]

    Wang D, Zhang Z H, Deng X Q, Fan Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 207101 (in Chinese) [王鼎, 张振华, 邓小清, 范志强 2013 物理学报 62 207101]

    [27]

    Pontes R B, Fazzio A, Dalpian G M 2009 Phys. Rev. B 79 033412

    [28]

    Magri R 1994 Phys. Rev. B 49 2805

    [29]

    Xi C, Jun N 2013 Phys. Rev. B 88 115430

    [30]

    Zhao Y C, Dai Z H, Sui P F, Zhang X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 137301 (in Chinese) [赵银昌, 戴振宏, 隋鹏飞, 张晓玲 2013 物理学报 62 137301]

    [31]

    Ding Y, Wang Y L, Ni J, Shi L, Shi S Q, Li C R, Tang W H 2011 Nanoscale Res. Lett. 6 190

    [32]

    Ding Y, Ni J 2009 J. Phys. Chem. C 113 18468

    [33]

    Hohenberg P, Kohn W 1964 Phys. Rev. 136 B864

    [34]

    Kohn W, Sham L J 1965 Phys. Rev. 140 A1133

    [35]

    Kresse G, Hafner J 1994 Phys. Rev. B 49 14251

    [36]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [37]

    Ceperley D M, Alder B J 1980 Phys. Rev. Lett. 45 566

    [38]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [39]

    Miyamoto Y, Rubio A, Louie S G, Cohen M L 1994 Phys. Rev. B 50 18360

  • [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Berger C, Song Z, Li T, Li X, Ogbazghi A Y, Feng R, Dai Z, Marchenkov A N, Conrad E H, First P N, De Heer W A 2006 Science 312 1191

    [3]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 248502 (in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 248502]

    [4]

    Liu Y, Yao J, Chen C, Miao L, Jiang J J 2013 Acta Phys. Sin. 62 063601 (in Chinese) [刘源, 姚洁, 陈驰, 缪灵, 江建军 2013 物理学报 62 063601]

    [5]

    Geim A K, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 183

    [6]

    Castro Neto A H, Guinea F 2009 Rev. Mod. Phys. 91 109

    [7]

    Xu X G, Zhang D L, Wu Y, Zhang X, Li X Q, Yang H L, Jiang Y 2012 Rare Metals 31 107

    [8]

    Zhang D L, Xu X G, Wang W, Zhang X, Yang H L, Wu Y, Ma C Z, Jiang Y 2012 Rare Metals 31 112

    [9]

    Pan Z J, Zhang L T, Wu J S 2005 Acta Phys. Sin. 54 5308 (in Chinese) [潘志军, 张澜庭, 吴建生 2005 物理学报 54 5308]

    [10]

    Chen Z J, Xiao H Y, Zu X T 2005 Acta Phys. Sin. 54 5301 (in Chinese) [陈中钧, 肖海燕, 祖小涛 2005 物理学报 54 5301]

    [11]

    Yin D, Liu F Q, Fan X J 2005 Chin. Phys. B 14 2287

    [12]

    Wei H Y, Xiong X L, Song H T, Luo S Z 2010 Chin. Phys. Lett. 27 097102

    [13]

    Liu D D, Zhang H 2010 Chin. Phys. Lett. 27 093601

    [14]

    Feng H J, Liu F M 2008 Chin. Phys. Lett. 25 671

    [15]

    Elias D C, Nair R R, Mohiuddin T M G, Morozov S V, Blake P, Halsall M P, Ferrari A C, Boukhvalov D W, Katsnelson M I, Geim A K, Novoselov K S 2009 Science 323 610

    [16]

    Sahin H, Ataca C, Ciraci S 2010 Phys. Rev. B 81 205417

    [17]

    Topsakal M, Cahangirov S, Ciraci S 2010 Appl. Phys. Lett. 96 091912

    [18]

    Boukhvalov D W 2010 Physica E 43 199

    [19]

    Cheng S H, Zou K, Okino F, Gutierrez H R, Gupta A, Shen N, Eklund P C, Sofo J O, Zhu J 2010 Phys. Rev. B 81 205435

    [20]

    Sahin H, Topsakal M, Ciraci S 2011 Phys. Rev. B 83 115432

    [21]

    Charlier J C, Gonze X, Michenaud J P 1993 Phys. Rev. B 47 16162

    [22]

    Robinson J T, Burgess J S, Junkermeier C E, Badescu S C, Reinecke T L, Perkins F K, Zalalutdniov M K, Baldwin J W, Culbertson J C, Sheehan P E, Snow E S 2010 Nano Lett. 10 3001

    [23]

    Nair R R, Ren W, Jalil R, Riaz I, Kravets V G, Britnell L, Blake P, Schedin F, Mayorov A S, Yuan S, Katsnelson M I, Cheng H M, Strupinski W, Bulusheva L G, Okotrub A V, Grigorieva I V, Grigorenko A N, Novoselov K S, Geim A K 2010 Small 6 2877

    [24]

    Panchakarla L S, Govindaraj A, Rao C N R 2007 ACS Nano 1 494

    [25]

    Subrahmanyam K S, Panchakarla L S, Govindaraj A, Rao C N R 2009 J. Phys. Chem. C 113 4257

    [26]

    Wang D, Zhang Z H, Deng X Q, Fan Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 207101 (in Chinese) [王鼎, 张振华, 邓小清, 范志强 2013 物理学报 62 207101]

    [27]

    Pontes R B, Fazzio A, Dalpian G M 2009 Phys. Rev. B 79 033412

    [28]

    Magri R 1994 Phys. Rev. B 49 2805

    [29]

    Xi C, Jun N 2013 Phys. Rev. B 88 115430

    [30]

    Zhao Y C, Dai Z H, Sui P F, Zhang X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 137301 (in Chinese) [赵银昌, 戴振宏, 隋鹏飞, 张晓玲 2013 物理学报 62 137301]

    [31]

    Ding Y, Wang Y L, Ni J, Shi L, Shi S Q, Li C R, Tang W H 2011 Nanoscale Res. Lett. 6 190

    [32]

    Ding Y, Ni J 2009 J. Phys. Chem. C 113 18468

    [33]

    Hohenberg P, Kohn W 1964 Phys. Rev. 136 B864

    [34]

    Kohn W, Sham L J 1965 Phys. Rev. 140 A1133

    [35]

    Kresse G, Hafner J 1994 Phys. Rev. B 49 14251

    [36]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [37]

    Ceperley D M, Alder B J 1980 Phys. Rev. Lett. 45 566

    [38]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [39]

    Miyamoto Y, Rubio A, Louie S G, Cohen M L 1994 Phys. Rev. B 50 18360

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1357
  • PDF下载量:  536
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-01-04
  • 修回日期:  2014-02-12
  • 刊出日期:  2014-05-05

氟化硼碳平面的第一性原理研究

  • 1. 烟台大学光电信息科学技术学院, 烟台 264005
    基金项目: 

    教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-09-0867)资助的课题.

摘要: 基于第一性原理的理论计算,研究了不同氟化程度的BC3,BC5,BC7 的稳定结构和电子特征,发现通过B原子替代C原子,F原子与平面结构的结合能力更强了,氟化的硼碳结构比氢化的硼碳结构更加稳定. 研究发现:当只有C原子与F原子成键时,体系变成半导体,而当B原子与F 原子成键时,即所有原子都与F 原子成键,体系变成导体. 通过不同程度的氟化,BC3发生半 导体-金属的转变,BC5和BC7 发生金属-半导体-金属的转变. 理论分析表明,B原子的pz 轨道对电学性质变化有较大影响. 由于其丰富的电学特性,此类氟化硼碳平面在纳米电子器件领域中具有潜在应用,并且该结果对实验合成也有一定的指导意义.

English Abstract

参考文献 (39)

目录

    /

    返回文章
    返回