含杂质磷烯的化学修饰与稳定性：第一性原理研究
材料科学
2015-05-01 v2 介观与纳米尺度物理
化学物理
计算物理
摘要
我们对存在典型一价（氢、氟）和二价（氧）杂质情况下的磷烯进行了系统的第一性原理研究。建模结果表明，在单侧和双侧加氢及加氟后，磷烯会分解为弱结合的一维 (1D) 链。尽管完全加氢的磷烯具有可观的准粒子带隙 (2.29 eV)，但被发现是动力学不稳定的。相比之下，完全加氟的磷烯产生了一种稳定结构，其为带隙为 2.27 eV 的间接带隙半导体。我们还表明，由于 F2 解离吸附的能垒 (0.19 eV) 远低于 H2 (2.54 eV)，气相氟化磷烯比加氢的可能性大得多。在低浓度下，一价杂质倾向于在磷烯中形成规则的原子行，但由于较高的迁移能垒（H2 和 F2 分别为 1.09 和 2.81 eV），这种图案似乎不易实现。磷烯的氧化被证明是一个性质上完全不同的过程。特别是，我们观察到磷烯在氧化时不稳定，导致在高浓度杂质下形成无序的类非晶结构。
引用
@article{arxiv.1504.00124,
title = {Chemical modifications and stability of phosphorene with impurities: A first principles study},
author = {D. W. Boukhvalov and A. N. Rudenko and D. A. Prishchenko and V. G. Mazurenko and M. I. Katsnelson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.00124},
year = {2015}
}
备注
20 pages, 1 table, 6 figures (minor correction, one figure added), to appear in Phys. Chem. Chem. Phys