基于第一性原理计算预测出的 C 与 GeC2 新稳定晶体结构
材料科学
2020-12-15 v1 计算物理
摘要
利用第一性原理密度泛函理论(DFT)计算预测了碳(C)和碳化锗(GeC2)的两种新型三维(3D)晶体结构。这些新发现的 3D 碳同素异形体和 GeC2 属于 Fmmm 空间群(空间群号 69)。它们的晶体结构具有由 C 或 Ge/C 原子构成的独特四边形/六边形环。通过声子谱计算证明两种结构在热力学上均稳定。该碳同素异形体是用杂化密度泛函 HSE06 方法预测的带隙为 3.65 eV 的宽禁带半导体，而 GeC2 为金属性。新碳同素异形体的质量密度低至 2.84 g/cm3。更重要的是，其内聚能小于 -7.5 eV/原子，低于许多其他碳同素异形体，证明其在能量上稳定，意味着有可能在实验室中制备。这种具有低质量密度和宽禁带的碳晶体结构一旦合成，将在气体吸附传感器和光电子器件中有广泛应用。
关键词
引用
@article{arxiv.2012.07220,
title = {New stable crystal structures of C and GeC2 predicted from first-principles calculations},
author = {Ying Yang and Guang Yang and Xihong Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.07220},
year = {2020}
}
备注
13 pages, 4 figures, 1 table