从石墨烯到石墨烷的电子结构系统研究
介观与纳米尺度物理
2012-10-05 v1 材料科学
计算物理
摘要
石墨烯是一种半金属，而最近合成的氢化石墨烯（称为石墨烷）是一种绝缘体。我们在密度泛函理论框架内探究了石墨烯在氢化作用下向石墨烷的转变。通过分析十八种不同氢浓度下的电子结构，我们揭示了这一转变的一些新特征。我们的结果表明，氢化作用倾向于形成团簇构型，从而导致致密岛状结构的形成。对电荷密度和电子局域函数（ELF）的分析表明，随着氢覆盖率的增加，半金属转变为金属，呈现离域电荷密度，然后转变为绝缘体。金属相在空间上是不均匀的，即它包含由氢化碳原子形成的绝缘区域岛和由连续裸露碳原子形成的金属通道。结果表明，可以对石墨烯片进行图案化以调控电子结构。例如，沿晶胞对角线移除氢原子，在边缘产生扶手椅图案，会形成 1.4 eV 的带隙。我们还表明，只要存在奇数个氢原子导致子晶格不平衡，即使氢覆盖率很高，也会存在弱铁磁态。
引用
@article{arxiv.1010.4168,
title = {A Systematic Study of Electronic Structure from Graphene to Graphane},
author = {Prachi Chandrachud and Bhalchandra S Pujari and Soumyajyoti Haldar and Biplab Sanyal and D G Kanhere},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.4168},
year = {2012}
}
备注
This is an author-created, un-copyedited version of an article accepted for publication in J. Phys.: Condens. Matter