氟化石墨烯中电子的局域化与磁化：DFT+U 研究

石墨烯上的氟吸附原子会引起电子和磁性质的局部变化，以及微妙的关联效应。我们研究了 GGA 和 GGA+U 方法作为描述带有氟吸附原子的石墨烯片磁矩和电子能带结构的可能解决方案，并与实验进行了比较。我们表明，由于缺乏强电子关联，GGA 无法重现该结构中测量到的磁矩。特别是，GGA 错误地预测了具有零带隙的非磁性基态。另一方面，GGA+U 是一种计算高效的工具，可提供物理上合理的性质。使用 5 eV 和 0.1 eV 的 Hubbard U 和交换 J 参数可提供与实验相符的磁矩和光学带隙。我们的结果表明，实验中观察到的磁矩是由氟注入到整个石墨烯片的碳 $p_z$ 轨道中引起的。自旋-轨道耦合（SOC）对磁性几乎没有影响（约 2%）。未检测到 Rashba 效应，且由氟引起的磁矩在电子性质中占主导地位。我们的发现解释了实验中观察到的各向异性磁行为。