二维α-石墨炔电子结构和光学性质的第一性原理研究
材料科学
2026-07-04 v1
摘要
使用平面波赝势形式下的密度泛函理论，系统地研究了单层α-石墨炔（α-GDY）的结构、电子和光学性质。电子能带结构揭示了K点处的无能隙狄拉克交叉，证明了该单层的狄拉克半金属特性。计算的总态密度和轨道投影态密度表明，费米能级附近的电子态主要由碳2p轨道主导，而2s轨道的贡献相对较弱。光学响应表现出显著的偏振依赖性。面内介电函数在低光子能量下表现出强烈的类Drude响应和负的实部介电函数值，而面外分量在整个研究的能量范围内保持正值。一致地，吸收系数、消光系数、反射率和电子能量损失谱揭示了显著的光学各向异性。计算出的等离子体频率对于面内偏振约为3.21 eV，对于面外偏振约为1.06 eV，表明原子平面内存在明显更强的集体电子激发。这些发现表明，α-GDY结合了类狄拉克电子行为和高各向异性的光学性质，突显了其在偏振敏感光电子学、等离子体激元和纳米电子学应用中的潜力。
引用
@article{arxiv.2607.03841,
title = {First-principles study of the electronic structure and optical properties of two-dimensional $α$-graphdiyne},
author = {Ashkan Shekaari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.03841},
year = {2026}
}