纯石墨烯及掺杂石墨烯光学性质的 DFT 研究
介观与纳米尺度物理
2020-05-22 v1
摘要
基于密度泛函理论（DFT）进行了从头算（Ab-initio calculations），研究了纯石墨烯的光学性质，并将其与单独硼（B）、氮（N）掺杂以及 BN 共掺杂石墨烯片的性质进行了比较。通过改变掺杂浓度研究了掺杂效应：对于单独 B 和 N 掺杂，浓度从 3.125%（32 个宿主原子中有 1 个掺杂原子）变化到 6.25%（50 个宿主原子中有 6 个掺杂原子）；对于 BN 共掺杂，浓度从 37.5%（32 个宿主原子中有 1 个 B/N 对）变化到 18.75%。对于相同的替代掺杂浓度，还改变了掺杂原子的位置。利用 VASP（Vienna ab-initio Simulation Package）代码，在随机相位近似（RPA）范围内计算了介电矩阵。计算了单层石墨烯片在光偏振平行和垂直于石墨烯平面时的介电函数、吸收谱和能量损失函数，并与掺杂石墨烯进行了比较。计算得到的介电函数和能量损失谱与纯石墨烯的现有理论和实验结果吻合良好。研究发现，单独的 B 和 N 掺杂对虚部介电函数乃至吸收谱没有显著影响。然而，发现在高掺杂浓度下，B/N 共掺杂会导致吸收向可见光区域发生显著红移。该结果可用于调控石墨烯在可见光区域的光学性质。
引用
@article{arxiv.1404.4759,
title = {DFT study of optical properties of pure and doped Graphene},
author = {Pooja Rani and Girija S Dubey and V. K. Jindal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.4759},
year = {2020}
}
备注
21 pages, 11 figures and 21 references