锗烯石墨烯（一种直接带隙半导体）的电子与光学性质

在本简报中，我们报告了一项旨在理解锗烯石墨烯（一种二维石墨烯类似物）电子与光学性质的理论尝试。我们研究了两种不同的结构：C$_{17}$Ge 和 C$_{16}$Ge。在 C$_{17}$Ge 结构中，一个锗原子取代了一个碳原子；而在 C$_{16}$Ge 结构中，一个碳-碳键被单个锗原子取代。这两种类型的掺杂已由 Tripathi 等人 [{\it{ACS Nano (2018) 1254641-4647}}] 在实验上实现。我们发现 C$_{16}$Ge 具有平面结构，而 C$_{17}$Ge 中的 Ge 原子处于偏离平面的位置，导致形成弯曲结构。由于 Ge 掺杂，两者均打开了带隙。C$_{17}$Ge 的 1.227 eV 直接带隙非常适合有效的光吸收和光电器件。对光学性质的进一步研究也支持了这一结论。