石墨烯中由晶界主导的金属性纳米线：一项第一性原理研究
材料科学
2017-10-12 v1
摘要
我们对过渡金属（TMs = Mn、Fe、Co 和 Ru）在存在晶界（GBs）的石墨烯上吸附时的能量稳定性与电子性质进行了第一性原理研究。我们的结果揭示了过渡金属沿晶界位点（TM/GB）排列的能量偏好。这种能量偏好通过增加 TM 吸附原子的浓度而增强，从而产生了由晶界主导的石墨烯上 TM 纳米线。针对 Fe 吸附原子的进一步扩散势垒计算支持了那些 TM 纳米线的形成。我们发现平行于晶界的能量势垒比无缺陷石墨烯所得的势垒略低；而垂直于晶界时 Fe 吸附原子面临更高的能量势垒。Fe 和 Co（Mn）纳米线为铁磁性（亚铁磁性），相反 Ru 纳米线的磁态对 Ru/GB 吸附几何敏感。那些 TM 纳米线的电子性质通过广泛的电子能带结构计算得以表征。金属性纳米线的形成是由沿晶界位点的 TM 与石墨烯 () 轨道之间的强杂化所介导的。由于 TM 纳米线的净磁化，我们的能带结构结果表明某些 TM/GB 体系存在各向异性（自旋极化）的电子电流。
引用
@article{arxiv.1510.02066,
title = {Metallic nanolines ruled by grain boundaries in graphene: an ab initio study},
author = {F. D. C. de Lima and R. H. Miwa},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.02066},
year = {2017}
}