Graphether：一种具有高机械与电学性能的直接宽禁带二维氧碳材料
材料科学
2019-12-06 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
尽管许多石墨烯衍生物具有可观的带隙，但由于 π 共轭程度低，其电学或机械性能显著退化。除 π-π 共轭外，还存在由 σ 电子离域引起的超共轭相互作用。受超共轭分子二甲醚结构特征的启发，我们通过二甲醚分子的组装设计了一种二维氧碳材料（命名为 graphether）。我们的第一性原理计算揭示了以下发现：（1）单层 graphether 具有优异的动力学和热稳定性，这由其有利的内聚能、无软声子模以及高熔点所证明。（2）它具有 2.39 eV 的直接宽禁带，表明其在紫外光电器件中的潜在应用。有趣的是，直接带隙特征对外加应变（-10% 至 10%）和堆叠构型相当稳健。（3）由于超共轭效应，graphether 具有高本征电子迁移率。更重要的是，其面内刚度（459.8 N m-1）甚至大于石墨烯。（4）Pt(100) 表面对二甲醚脱氢表现出高催化活性。静电排斥作为两个脱氢前驱体旋转和聚并的驱动力，有利于 graphether 的自下而上生长。（5）用等电子的 B-N 键替换 C-C 键可生成稳定的 Pmn21-BNO 单层。与单层六方氮化硼相比，Pmn21-BNO 具有适中的直接带隙（3.32 eV）和沿扶椅方向更好的机械性能。
引用
@article{arxiv.1912.02519,
title = {Graphether: A Two-Dimensional Oxocarbon as a Direct Wide-Gap Semiconductor with High Mechanical and Electrical Performances},
author = {Gui-Lin Zhu and Xiao-Juan Ye and Chun-Sheng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.02519},
year = {2019}
}
备注
Manuscript and Supplementary Information