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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

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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

First principles study of fluorinated boron-carbon sheets

Xu Lei, Dai Zhen-Hong, Wang Sen, Liu Bing, Sun Yu-Ming, Wang Wei-Tian
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  • 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.
    Based on the first principles, we investigate the structures and electronic properties of fluorinated BC3, BC5, and BC7. Through the fluorination of BC structure, boron-carbon sheets are more stable than the hydrogenation. The results show that the system becomes semiconductor only on condition that the boron atoms can be bonded with the carbon atoms, whereas, the whole system will become the conductor when all atoms participate in the bonding. With the variation of fluorination degrees, semiconductor-metal transitions appear in the BC3 compounds and metal-semiconductor-metal transitions appear in the BC5 and BC7 sheet. Theoretical analyses find that pz orbital of boron atoms plays an important role in the electronic transition. Because of the rich electronic properties, this kind of fluorinated boron-carbon compound will become potential nanoelectronic materials and our results can play a role in guiding experiments.
    • 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.
    • Funds: Project supported by the Program for the New Century Excellent Talents in University of Ministry of Education, China (Grant No. NCET-09-0867).
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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

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