共价功能化石墨烯层的稳定性与电子结构
材料科学
2014-01-24 v4 介观与纳米尺度物理
摘要
本文展示了针对 -NH2 共价功能化石墨烯单层（GML）的力学、电子和输运性质广泛研究的代表性结果。我们报告了对 -NH2 基团共价功能化 GML（浓度高达 12.5%）进行 ab initio 研究的新结果。我们的研究在密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）框架内进行。我们讨论了稳定性（吸附能）、弹性模量、电子结构、带隙和有效电子质量随吸附分子密度变化的函数关系。我们还展示了这些系统的电导和 I(V) 特性。总体而言，功能化石墨烯层的稳定性随附着物浓度的增加而降低，我们确定了可化学吸附在 GLs 表面的分子临界密度。由于 GLs 的局部变形和片段诱导的键的 sp3 杂化，弹性模量随基团数量的增加而减小。同时，我们观察到功能化分子拉伸了石墨烯晶格，该效应在吸附分子浓度较高时更为显著。我们发现，在许多情况下，GLs 的功能化导致石墨烯带隙打开（在 12.5% 浓度下高达 0.5302 eV），因此可用于石墨烯器件。新的 HOMO 和 LUMO 主要源于功能化诱导的杂质带，它们表现出抛物线色散，其电子有效质量可与硅或氮化镓中的电子有效质量相当。
引用
@article{arxiv.1301.3954,
title = {Stability and electronic structure of covalently functionalized graphene layers},
author = {Karolina Z. Milowska and Jacek A. Majewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.3954},
year = {2014}
}
备注
3 figures, 1 Table