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变形及电场作用对石墨烯电学特性影响的第一性原理计算

刘贵立 杨忠华

变形及电场作用对石墨烯电学特性影响的第一性原理计算

刘贵立, 杨忠华
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  • 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了变形、电场及共同作用对石墨烯电学特性影响的电子机理.研究表明,本征石墨烯的能隙及态密度值在费米能级处均为0,呈现出半金属特性;在一定的变形量下对石墨烯施加剪切、拉伸、扭转及弯曲变形作用,发现剪切和扭转变形对打开石墨烯能隙的作用明显;对本征石墨烯施加不同方向的电场,可知电场方向对打开石墨烯能隙的作用效果最强.这是因为该电场方向下石墨烯C–C原子间的布居数正值较大,成键键能较高,而负值数值较小,反键键能较低;线性增加电场强度,石墨烯的能隙呈线性增长势;变形及电场共同作用下,外加电场提高了变形对打开石墨烯能隙的作用效果,但不及两种外场叠加的作用效果.
      通信作者: 杨忠华, 331808017@qq.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50671069)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-21
  • 修回日期:  2018-01-19
  • 刊出日期:  2018-04-05

变形及电场作用对石墨烯电学特性影响的第一性原理计算

  • 1. 沈阳工业大学力学系, 沈阳 110870;
  • 2. 沈阳工业大学建筑环境与能源应用工程系, 沈阳 110870
  • 通信作者: 杨忠华, 331808017@qq.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50671069)资助的课题.

摘要: 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了变形、电场及共同作用对石墨烯电学特性影响的电子机理.研究表明,本征石墨烯的能隙及态密度值在费米能级处均为0,呈现出半金属特性;在一定的变形量下对石墨烯施加剪切、拉伸、扭转及弯曲变形作用,发现剪切和扭转变形对打开石墨烯能隙的作用明显;对本征石墨烯施加不同方向的电场,可知电场方向对打开石墨烯能隙的作用效果最强.这是因为该电场方向下石墨烯C–C原子间的布居数正值较大,成键键能较高,而负值数值较小,反键键能较低;线性增加电场强度,石墨烯的能隙呈线性增长势;变形及电场共同作用下,外加电场提高了变形对打开石墨烯能隙的作用效果,但不及两种外场叠加的作用效果.

English Abstract

参考文献 (20)

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