C₃N：一种具有高刚度、优异稳定性和弯曲泊松效应的二维半导体材料
材料科学
2017-03-28 v1
摘要
最近，一种新型二维层状材料，即 C₃N，已通过 2,3-二氨基吩嗪的聚合制备而成，并被用于制造开关电流比高达 5.5×10¹⁰ 的场效应晶体管器件（Adv. Mater. 2017, 1605625）。在此，我们对 C₃N 及其相关衍生物的力学和电子性质进行了全面的第一性原理研究。从头算分子动力学模拟表明，C₃N 单层可以承受高达 2000K 的高温。除了高稳定性外，C₃N 被预测为一种具有高杨氏模量（1090.0 GPa）的优异高刚度材料，其模量与石墨烯（1057.7 GPa）相当甚至更高。通过将 C₃N 纳米片卷曲成相应的纳米管，还研究了面外弯曲变形。计算表明，C₃N 纳米片具有一种迷人的弯曲泊松效应，即弯曲诱导的横向收缩。进一步研究表明，大多数相应的纳米管也呈现出高杨氏模量和半导体特性。此外，还研究了少层 C₃N 纳米片的电子性质。预测 C₃N 单层是一种具有强极性共价键的间接半导体（1.09 eV），而多层 C₃N 在 AD 堆叠下具有金属性质。由于高稳定性、合适的带隙和优异的机械强度，C₃N 纳米片将成为高强度纳米电子器件应用中的理想候选材料。
引用
@article{arxiv.1703.08754,
title = {C3N: a Two Dimensional Semiconductor Material with High stiffness,Superior Stability and Bending Poisson's Effect},
author = {Haidi Wang and Hong Wu and Jinlong Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.08754},
year = {2017}
}
备注
13 pages, 11 figures