嵌入锰原子的 s-三嗪片层对原子和分子的吸附：第一性原理计算

本文利用密度泛函理论研究了嵌入 Mn 原子的 s-三嗪片层（Mn-C6N6）在外部环境影响下的力学、结构、电子和磁性质。我们的结果表明，Mn-C6N6 体系在结构和力学上是稳定的。嵌入 C6N6 片层中 Mn 的结合能可以在对称变形和垂直电场的影响下分别得到调制。纯 C6N6 片层的半导体性质在 Mn 原子嵌入多孔位点后得以保持。研究还发现，双轴拉伸应变的微小增量会增大带隙（从零应变时的 0.630 eV 增至 5% 应变时的 0.802 eV），同时嵌入 Mn 原子的磁矩得以保留。Mn-C6N6 体系的电子和磁性质在高达 10 V/nm 的电场强度下得以保持。我们还探索了吸附原子和分子后 Mn-C6N6 的几何结构、电子和磁性质。吸附 O 原子和 O2 分子的 Mn-C6N6 体系表现出半金属特性，而其余体系则保持其半导体性质。在大多数体系中，发现每个单胞的总磁矩与 Mn-C6N6 片层相比有所降低。磁矩的降低可能与 Mn 原子和周围原子之间的强相互作用有关，这种相互作用导致了低自旋构型的形成。总体而言，我们的结果表明，无论是否吸附原子和分子，Mn-C6N6 体系都可以作为未来自旋电子学和催化应用的潜在候选材料。