BN 环掺杂石墨烯结构与电子性质的第一性原理研究
材料科学
2022-10-27 v1
摘要
由于先进的硅基器件组件具有适度的化学可调性，掺杂石墨烯已成为在柔性微型化电子器件中替代这种半导体材料的有希望的候选者。事实上，杂原子共掺杂（即用硼和/或氮）是调节其结构和电子性质的一种有吸引力的策略，可能会在石墨烯中诱导出带隙。然而，目前合成的 BN 掺杂碳基材料是随机掺杂的，导致其电子性质不可重现。利用第一性原理技术，本研究探讨了用类硼杂环对石墨烯进行周期性掺杂，以寻找一类全新的 BCN 混合二维材料，该材料在光电应用中表现出高稳定性和优化的带隙。从头计算表明，BN 环掺杂石墨烯表现出与基准理想周期性 BCN 系统（如 BC、CN、BCN）相当的结合能，并随着 BN 环浓度的增加呈现线性下降趋势。利用多体微扰技术计算了 BN 环掺杂石墨烯系统的带隙，发现其对掺杂模式敏感，并且在具有相同取向的高浓度 BN 环下显著增大。这些预测表明，BN 环掺杂石墨烯材料可能成为下一代光电器件的有力候选者，并为利用化学自下而上方法合成它们开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.2210.14715,
title = {First-principles study of the structural and electronic properties of BN-ring doped graphene},
author = {Laura Caputo and Viet-Hung Nguyen and Jean-Christophe Charlier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.14715},
year = {2022}
}