基于开罗镶嵌的单层 PtN$_2$ 维度工程
材料科学
2019-08-05 v1
摘要
单层 PtN 展现出一种由称为 2 型五边形的开罗镶嵌图案构成的有趣结构，该五边形属于迄今已发现的 15 种可单面体铺满平面的凸五边形之一。单层 PtN 还被预测具有直接带隙的半导体行为。要充分探索其结构-性能关系，尚待这种新颖单层材料的成功剥离或合成，这在一定程度上取决于具有相同化学计量比的块体对应物的结构。具有黄铁矿结构的块体 PtN 在文献中通常被认为是最稳定的结构。但比较单层 PtN 与块体 PtN 的能量会导致一个困境：单层材料比其块体对应物更稳定。为解决该困境，我们提出将单层 PtN 片层无限堆叠以形成 PtN 的新块体结构。所得的四面体层状结构在能量上比黄铁矿结构和单层 PtN 更稳定。我们还发现所预测的块体结构为金属性，与半导体性的黄铁矿结构形成对比。除预测三维结构外，我们探索了将单层 PtN 片层卷成纳米管的可能性。所需能量与由相应单层片层形成碳或氮化硼纳米管所需能量相当，意味着获得 PtN 纳米管的可行性。我们最后研究了 PtN 纳米管的电子结构，发现通过改变用于构建纳米管的单层 PtN 的晶胞数 可调控其带隙。我们的工作表明，PtN 的维度工程不仅产生了更稳定的三维结构，也产生了具有新颖性质的一维材料。
引用
@article{arxiv.1903.02150,
title = {Dimension Engineering of Single-Layer PtN$_2$ with the Cairo Tessellation},
author = {Lei Liu and Duo Wang and Sreeharsha Lakamsani and Wenjiang Huang and Chance Price and Houlong L. Zhuang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.02150},
year = {2019}
}