应力对硅烯上锂吸附的影响

李细莲; 刘刚; 杜桃园; 赵晶; 吴木生; 欧阳楚英; 徐波

doi:10.7498/aps.63.217101

摘要

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了双轴应力作用下锂原子吸附硅烯的结构及其稳定性. 计算结果表明,在拉应力和一定的压应力作用下,锂吸附的硅烯体系基本保持原有的结构. 而当更大的压应力作用时,硅烯产生了向锂原子方向凸起的结构变化,所得到的体系的总能也有明显地下降. 本文通过对各种应力下的硅烯声子谱的计算,分析了在压应力作用下锂吸附的硅烯结构不稳定的原因.

关键词:

硅烯 /
应力 /
第一性原理 /
声子谱

Structure and stability of the Li-adsorbed silicene under a biaxial strain are studied by using the first-principles plane-wave pseudopotential method based on the density functional theory. Results show that Li-adsorbed silicenes keep their original configurations basically when the tensile and certain compressive strains are applied, while the silicene plane bulges towards the Li atom when a larger compressive strain is applied, and the total energy of the corresponding system becomes distinctly lower. We also calculate the phonon spectra of the silicene under various strains, and analyze the reason why the Li-adsorbed silicene is unstable under the compressive strain.

Keywords:

作者及机构信息

1.
江西师范大学物理与通信电子学院, 南昌 330022;

2.
江西师范大学软件学院, 南昌 330022;

3.
中国科学技术大学物理系, 合肥 260026

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11234013,11264014),教育部留学回国人员启动基金和江西师范大学青年英才培育资助计划资助的课题

Authors and contacts

1.
College of Physics and Communication Electronics, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China;

2.
School of software, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China;

3.
Department of Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11234013, 11264014), the Oversea Returned Project from the Ministry of Education and Cultivating Youths of Outstanding Ability in Jiangxi Normal University.

参考文献

[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]	Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197
[3]	Geim A K 2009 Science 324 1530
[4]	Zhang Y, Tan Y W, Stormer H L, Kim P 2005 Nature 438 201
[5]	Ouyang F P, Xu H, Lin F 2009 Acta Phys. Sin. 58 4132 (in Chinese) [欧阳方平, 徐慧, 林峰 2009 物理学报 58 4132]
[6]	Hu H X, Zhang Z H, Liu X H, Qiu M, Ding K H 2009 Acta Phys. Sin. 58 7156 (in Chinese) [胡海鑫, 张振华, 刘新海, 邱明, 丁开和 2009 物理学报 58 7156]
[7]	Feng B J, Ding Z J, Meng S, Yao Y G, He X Y, Cheng P, Chen L, Wu K H 2012 Nano Lett. 12 3507
[8]	Meng L, Wang Y L, Zhang L Z, Du S X, Wu R T, Li L F, Zhang Y, Li G, Zhou H T, Hofer W A, Gao H J 2013 Nano Lett. 13 685
[9]	Cahangirov S, Topsakal M, Akturk E, Sahin H, Ciraci S 2009 Phys. Rev. Lett. 102 236804
[10]	Sahin H, Cahangirov S, Topsakal M, Bekaroglu E, Akturk E, Senger R T, Ciraci S 2009 Phys. Rev. B 80 155453
[11]	Chen L, Liu C C, Feng B, He X, Cheng P, Ding Z, Meng S, Yu G Y, Wu K 2012 Phys. Rev. Lett. 109 056804
[12]	Cheng G, Liu P F, Li Z T 2013 Chin. Phys. B 22 046201
[13]	Wang S K, Tian H Y, Yang Y H, Wang J 2014 Chin. Phys. B 23 017203
[14]	Rowlands D A, Zhang Y Z 2014 Chin. Phys. B 23 037101
[15]	Sahin H, Peeters F M 2013 Phys. Rev. B 87 085423
[16]	Sivek J, Sahin H, Partoens B, Peeters F M 2013 Phys. Rev. B 87 085444
[17]	Zhao K, Tritsaris G A, Pharr M, Wang W L, Okeke O, Suo Z, Vlassak J J, Kaxiras E 2012 Nano Lett. 12 4397
[18]	Wu H, Chan G, Choi J W, Ryu L, Yao Y, McDowell M T, Lee S W, Jackson A, Yang Y, Hu L, Cui Y 2012 Nat. Nanotechnol. 7 310
[19]	Szczech J R, Jin S 2011 Energy Environ. Sci. 4 56
[20]	Huang J, Chen H J, Wu M S, Liu G, Ouyang C Y, Xu B 2013 Chin. Phys. Lett. 30 017103
[21]	Tritsaris G A, Kaxiras E, Meng S, Wang E G 2013 Nano Lett. 13 2258
[22]	Liu G, Wu M S, Ouyang C Y, Xu B 2012 Europhys. Lett. 99 17010
[23]	Qin R, Wang C H, Zhu W J, Zhang Y L 2012 AIP Adv. 2 022159
[24]	Ni Z Y, Liu Q H, Tang K C, Zheng J X, Zhou J, Qin R, Gao Z X, Yu D P, Lu J 2012 Nano. Lett. 12 113
[25]	Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558
[26]	Kresse G, Furthmuller J 1996 Comp. Mater. Sci. 6 15
[27]	Perdew J P, Chevary A J, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671
[28]	Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758
[29]	Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

施引文献

[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]	Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197
[3]	Geim A K 2009 Science 324 1530
[4]	Zhang Y, Tan Y W, Stormer H L, Kim P 2005 Nature 438 201
[5]	Ouyang F P, Xu H, Lin F 2009 Acta Phys. Sin. 58 4132 (in Chinese) [欧阳方平, 徐慧, 林峰 2009 物理学报 58 4132]
[6]	Hu H X, Zhang Z H, Liu X H, Qiu M, Ding K H 2009 Acta Phys. Sin. 58 7156 (in Chinese) [胡海鑫, 张振华, 刘新海, 邱明, 丁开和 2009 物理学报 58 7156]
[7]	Feng B J, Ding Z J, Meng S, Yao Y G, He X Y, Cheng P, Chen L, Wu K H 2012 Nano Lett. 12 3507
[8]	Meng L, Wang Y L, Zhang L Z, Du S X, Wu R T, Li L F, Zhang Y, Li G, Zhou H T, Hofer W A, Gao H J 2013 Nano Lett. 13 685
[9]	Cahangirov S, Topsakal M, Akturk E, Sahin H, Ciraci S 2009 Phys. Rev. Lett. 102 236804
[10]	Sahin H, Cahangirov S, Topsakal M, Bekaroglu E, Akturk E, Senger R T, Ciraci S 2009 Phys. Rev. B 80 155453
[11]	Chen L, Liu C C, Feng B, He X, Cheng P, Ding Z, Meng S, Yu G Y, Wu K 2012 Phys. Rev. Lett. 109 056804
[12]	Cheng G, Liu P F, Li Z T 2013 Chin. Phys. B 22 046201
[13]	Wang S K, Tian H Y, Yang Y H, Wang J 2014 Chin. Phys. B 23 017203
[14]	Rowlands D A, Zhang Y Z 2014 Chin. Phys. B 23 037101
[15]	Sahin H, Peeters F M 2013 Phys. Rev. B 87 085423
[16]	Sivek J, Sahin H, Partoens B, Peeters F M 2013 Phys. Rev. B 87 085444
[17]	Zhao K, Tritsaris G A, Pharr M, Wang W L, Okeke O, Suo Z, Vlassak J J, Kaxiras E 2012 Nano Lett. 12 4397
[18]	Wu H, Chan G, Choi J W, Ryu L, Yao Y, McDowell M T, Lee S W, Jackson A, Yang Y, Hu L, Cui Y 2012 Nat. Nanotechnol. 7 310
[19]	Szczech J R, Jin S 2011 Energy Environ. Sci. 4 56
[20]	Huang J, Chen H J, Wu M S, Liu G, Ouyang C Y, Xu B 2013 Chin. Phys. Lett. 30 017103
[21]	Tritsaris G A, Kaxiras E, Meng S, Wang E G 2013 Nano Lett. 13 2258
[22]	Liu G, Wu M S, Ouyang C Y, Xu B 2012 Europhys. Lett. 99 17010
[23]	Qin R, Wang C H, Zhu W J, Zhang Y L 2012 AIP Adv. 2 022159
[24]	Ni Z Y, Liu Q H, Tang K C, Zheng J X, Zhou J, Qin R, Gao Z X, Yu D P, Lu J 2012 Nano. Lett. 12 113
[25]	Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558
[26]	Kresse G, Furthmuller J 1996 Comp. Mater. Sci. 6 15
[27]	Perdew J P, Chevary A J, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671
[28]	Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758
[29]	Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

[1]	王秀宇, 王涛, 崔雨昂, 吴溪广润, 王洋. 基于第一性原理杂质补偿对硅光电性能影响的研究. 物理学报, 2024, 0(0): . doi: 10.7498/aps.73.20231814
[2]	陈建, 熊康林, 冯加贵. 单层硅烯表面的CoPc分子吸附研究. 物理学报, 2022, 71(4): 040501. doi: 10.7498/aps.71.20211607
[3]	李发云, 杨志雄, 程雪, 甄丽营, 欧阳方平. 单层缺陷碲烯电子结构与光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(16): 166301. doi: 10.7498/aps.70.20210271
[4]	盛喆, 戴显英, 苗东铭, 吴淑静, 赵天龙, 郝跃. 各Li吸附组分下硅烯氢存储性能的第一性原理研究. 物理学报, 2018, 67(10): 107103. doi: 10.7498/aps.67.20172720
[5]	王立鹏, 江新标, 吴宏春, 樊慧庆. 氮化铀热中子截面的第一性原理计算. 物理学报, 2018, 67(20): 202801. doi: 10.7498/aps.67.20180834
[6]	杨硕, 程鹏, 陈岚, 吴克辉. 硅烯的化学功能化. 物理学报, 2017, 66(21): 216805. doi: 10.7498/aps.66.216805
[7]	杨光敏, 梁志聪, 黄海华. 石墨烯吸附Li团簇的第一性原理计算. 物理学报, 2017, 66(5): 057301. doi: 10.7498/aps.66.057301
[8]	严顺涛, 姜振益. Cu掺杂对TiNi合金马氏体相变路径影响的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(13): 130501. doi: 10.7498/aps.66.130501
[9]	蒋文灿, 陈华, 张伟斌. TATB晶体声子谱及比热容的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(12): 126301. doi: 10.7498/aps.65.126301
[10]	黄艳平, 袁健美, 郭刚, 毛宇亮. 硅烯饱和吸附碱金属原子的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(1): 013101. doi: 10.7498/aps.64.013101
[11]	廖建, 谢召起, 袁健美, 黄艳平, 毛宇亮. 3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101
[12]	刘源, 姚洁, 陈驰, 缪灵, 江建军. 氢修饰石墨烯纳米带压电性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(6): 063601. doi: 10.7498/aps.62.063601
[13]	吴江滨, 钱耀, 郭小杰, 崔先慧, 缪灵, 江建军. 硅纳米团簇与石墨烯复合结构储锂性能的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(7): 073601. doi: 10.7498/aps.61.073601
[14]	梁培, 刘阳, 王乐, 吴珂, 董前民, 李晓艳. 表面悬挂键导致硅纳米线掺杂失效机理的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(15): 153102. doi: 10.7498/aps.61.153102
[15]	周大伟, 卢成, 李根全, 宋金璠, 宋玉玲, 包刚. 高压下金属Ba的结构稳定性以及热动力学的第一原理研究. 物理学报, 2012, 61(14): 146301. doi: 10.7498/aps.61.146301
[16]	王程, 王冠宇, 张鹤鸣, 宋建军, 杨晨东, 毛逸飞, 李永茂, 胡辉勇, 宣荣喜. 单轴、双轴应变Si拉曼谱应力模型. 物理学报, 2012, 61(4): 047203. doi: 10.7498/aps.61.047203
[17]	杨冲, 杨春. Si(001)表面硅氧团簇原子与电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5362-5369. doi: 10.7498/aps.58.5362
[18]	熊传兵, 江风益, 方文卿, 王立, 莫春兰. 硅衬底GaN蓝色发光材料转移前后应力变化研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3176-3181. doi: 10.7498/aps.57.3176
[19]	朱振业, 王彪, 郑跃, 王海, 李青坤, 李晨亮. 应力作用下铁电超晶格BaTiO3/SrTiO3的结构和极化的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(10): 5986-5989. doi: 10.7498/aps.56.5986
[20]	肖杨, 颜晓红, 曹觉先, 丁建文. 单壁纳米碳管的声子谱研究. 物理学报, 2003, 52(7): 1720-1725. doi: 10.7498/aps.52.1720

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