具有超高强度和直接带隙的拉胀性四六碳
材料科学
2020-04-01 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
计算物理
摘要
四六碳是最近被预测的一种二维(2D)碳同素异形体,由四边形和六边形环组成。与平坦的石墨烯不同,这种新的二维碳结构是屈曲的,具有约 2.6 eV 的直接带隙以及各向异性的高载流子迁移率。在这项工作中,我们采用第一性原理密度泛函理论计算来探索四六碳在单轴拉伸应变下的力学性质。我们发现四六碳表现出超高的理想强度,优于石墨烯和五石墨烯。它表现出优异的延展性,在声子不稳定性出现之前可承受高达 20%(16%)的单轴拉伸应变,相应的锯齿形(扶手椅形)方向最大强度为 38.3 N/m (37.8 N/m)。它表现出本征负泊松比。这种奇异的面内泊松比在锯齿形(扶手椅形)方向轴向应变达到 7%(5%)的阈值时发生。我们还发现四六碳在布里渊区中心具有 2.64 eV 的直接带隙。这种直接带隙特征在施加应变时保持完整,没有发生向间接带隙的转变。四六碳的超高理想强度、负泊松比以及应变下直接带隙的完整性表明它可能在纳米力学和纳米电子学中有潜在应用。
引用
@article{arxiv.1912.10363,
title = {Auxetic tetrahex-carbon with ultrahigh strength and direct band gap},
author = {Qun Wei and Guang Yang and Xihong Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.10363},
year = {2020}
}
备注
14 pages, 7 figures