杂原子掺杂石墨烯超结构的全面结构探索与热力学
材料科学
2025-09-11 v1 统计力学
摘要
石墨烯因其机械、电和热性能而受到广泛关注。已有文献证实，向晶格中引入掺杂剂或缺陷可用于针对特定应用（如电子器件、传感器或催化剂）调控材料属性。为设计具有特定属性的石墨烯，必须实现对缺陷组成和浓度的控制。这需要对缺陷稳定性及其在超结构中的相互作用进行基本理解。我们提出了一种全面的缺陷结构确定方法，使其能够接近穷尽性地枚举所有相关缺陷结构。该方法结合了密度泛函理论和机器学习，构建用于缺陷形成的可迁移能量模型。随后，我们针对含杂原子缺陷的自由支撑石墨烯展示了该方法的能力。这使我们能够提供关于缺陷相互作用的物理见解，并建立热力学模型来探讨温度如何影响掺杂石墨烯的构象空间。
引用
@article{arxiv.2509.08352,
title = {Comprehensive Structure Exploration and Thermodynamics of Heteroatom Doped Graphene Superstructures},
author = {Benedict Saunders and Lukas Hörmann and Reinhard J. Maurer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.08352},
year = {2025}
}