MXenes中的近自由电子态
材料科学
2016-06-01 v1
摘要
利用一组第一性原理计算，我们研究了经F、O和OH官能化的二维过渡金属碳化物和氮化物（即MXenes）的电子结构。我们的投影能带结构和电子局域化函数分析揭示了多种MXenes中存在近自由电子（NFE）态。NFE态空间上位于MXenes原子结构外侧，并沿表面延伸。此外，我们发现OH封端的MXenes提供的NFE态在能量上接近费米能级。特别是，某些OH封端MXenes（如Ti2C(OH)2、Zr2C(OH)2、Zr2N(OH)2、Hf2C(OH)2、Hf2N(OH)2、Nb2C(OH)2和Ta2C(OH)2）中的NFE态被部分占据。这与石墨烯、石墨烷和MoS2形成显著对比，后者的NFE态位于远高于费米能级处从而未被占据。作为此类系统的原型，我们研究了Hf2C(OH)2的电子输运性质，发现Hf2C(OH)2中的NFE态为电子输运提供了无核散射的近乎完美的传输通道。我们的结果表明这些系统可能在纳米电子器件中找到应用。我们的发现为MXenes独特的电子能带结构提供了新见解。
引用
@article{arxiv.1604.07516,
title = {Nearly Free Electron States in MXenes},
author = {Mohammad Khazaei and Ahmad Ranjbar and Mahdi Ghorbani-Asl and Masao Arai and Taizo Sasaki and Yunye Liang and Seiji Yunoki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.07516},
year = {2016}
}
备注
Accepted for publication in Phys. Rev. B (2016)