含嵌入硅掺杂物的石墨烯双空位的结构与电子态

Reed Nieman; Adélia J. A. Aquino; Trevor P. Hardcastle; Jani Kotakoski; Toma Susi; Hans Lischka

doi:10.1063/1.4999779

含嵌入硅掺杂物的石墨烯双空位的结构与电子态

材料科学 2017-11-21 v1

作者: Reed Nieman , Adélia J. A. Aquino , Trevor P. Hardcastle , Jani Kotakoski , Toma Susi , Hans Lischka

在 arXiv 上查看 ↗ PDF ↗ DOI ↗

摘要

硅是石墨烯中常见的本征杂质,通常在单碳空位或双碳空位中分别键合三个或四个碳邻居。我们利用密度泛函理论(DFT)研究了后一种缺陷(Si-C $_4$ )对石墨烯结构与电子性质的影响。基于分子模型及周期性边界条件的计算均已进行。双碳空位由芘(pyrene)构建为芘-2C(pyrene-2C),随后扩展为环芘-2C(circumpyrene-2C)。这些情况的结构表征表明基态略微非平面,成键碳原子偏离平面最多达 $\pm$ 0.2 {\AA}。将该缺陷嵌入 10 $\times$ 8 石墨烯超晶胞中证实了此非平面结构,其能量比先前考虑的平面结构低 0.22 eV。自然键轨道(NBO)分析显示,非平面结构中硅原子为 sp $^3$ 杂化,平面结构中为 sp $^2$ d 杂化。原子分辨电子能量损失谱(EELS)及相应谱模拟给出了混合图像:平面结构提供稍好的整体谱匹配,但观测到的小前峰仅出现在波纹状模拟中。考虑到两个等价波纹构象之间的小能垒,两种结构都可能作为在秒量级实验时间尺度上的叠加而合理存在。

关键词

石墨烯双空位硅掺杂物密度泛函理论电子结构电子能量损失谱超晶胞

引用

@article{arxiv.1711.07250,
  title  = {Structure and Electronic States of a Graphene Double Vacancy with an Embedded Si Dopant},
  author = {Reed Nieman and Adélia J. A. Aquino and Trevor P. Hardcastle and Jani Kotakoski and Toma Susi and Hans Lischka},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1711.07250},
  year   = {2017}
}

备注

6 figures, 4 tables, supplementary information

含嵌入硅掺杂物的石墨烯双空位的结构与电子态

摘要

关键词

引用

备注

相关论文