石墨与多层石墨烯的第一性原理能量学：Bernal堆垛与菱方堆垛的稳定性比较
材料科学
2021-02-26 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
在扭转双层石墨烯中观测到超导现象引起了广泛关注，这与费米能级附近的平带相关。此类关联电子态也出现在多层菱方堆垛石墨烯（RG）中，近年来受到越来越多的关注。然而，无论是在天然还是人工样品中，多层Bernal堆垛石墨烯（BG）都更为常见，因此有必要确定二者的相对稳定性以及在何种条件下RG可能更受青睐。本文利用第一性原理计算研究了块体及多层堆垛石墨烯中BG与RG的能量学。结果表明，以往研究未考虑的电子温度在决定哪一相更稳定方面起着关键作用。我们还表明，室温下的低能态由BG、RG以及具有特定类型界面的BG-RG混合系统构成。我们计算了N = 12层时所有堆垛序列（SSs）的能量，并采用Ising模型对其进行拟合，该模型同样可用于更大的N。由此，可以确定低能SSs的排序，并用少数参数加以分析。我们的工作澄清了文献中不一致的结果，并为在第一性原理计算中研究外部因素对多层石墨烯系统稳定性的影响奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2011.09614,
title = {Ab-initio energetics of graphite and multilayer graphene: stability of Bernal versus rhombohedral stacking},
author = {Jean Paul Nery and Matteo Calandra and Francesco Mauri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.09614},
year = {2021}
}
备注
Fixed typo in the Acknowledgements