杂化六方 C$_x$(BN)$_{1-x}$ 二维纳米材料的电子结构、相稳定性与电阻率：第一性原理研究

我们使用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究近期实验小组合成的横向生长的六方 C$_x$(BN)$_{1-x}$（石墨烯与 $h$-BN 杂化二维纳米材料）的能带结构与相稳定性（Liu $et al$, Nature Nanotech, 8, 119 (2013)）。我们对具有石墨烯与 $h$-BN 域之间扶手椅和锯齿界面的此类材料进行的详细电子结构计算表明，带隙随碳浓度非单调减小。计算得到的能带结构显示在高碳浓度（$x \sim 0.8$）下带隙附近出现类狄拉克锥特征。由计算的形成能，使用正规溶液模型研究了 C$_x$(BN)$_{1-x}$ 的相稳定性，发现该系统在几千开尔文以下处于有序相。此外，利用玻尔兹曼输运理论我们计算了不同温度（$T$）下由 C$_x$(BN)$_{1-x}$ 的能带结构得到的电阻率，其在对数坐标下对 $T^{-1}$ 作图呈线性行为，与实验观测一致。