纯及掺杂(B, N)石墨烯的热力学性质
介观与纳米尺度物理
2020-05-22 v1
摘要
采用第一性原理密度泛函微扰理论(DFPT)研究了纯石墨烯及掺杂石墨烯片的热力学性质，并与已有的理论和实验数据进行了比较。B和N的浓度变化最高达石墨烯中碳原子的50%。声子频率是此类计算的基本要素，已通过使用VASP软件提供的动力学矩阵结合phonopy代码在谐近似下计算得到。这轻易地为我们提供了亥姆霍兹自由能，并得出各种热力学性质的数值估计。比热的结果与先前针对纯石墨烯获得的各种理论和实验研究吻合良好。对于B和N取代结构，报道了有趣的新结果。观察到比热随掺杂浓度增加而降低，而熵增加。此外，大掺杂浓度导致片层不稳定，在横向产生虚频。这种不稳定性需要通过外应变补偿，这在进行Brilluoin求和时已被假定。这些结果将有助于计算掺杂石墨烯的热导率，从而评估其用于器件应用的可行性。我们关于热膨胀的初步结果表明纯石墨烯在低温下具有负热膨胀行为，这也需要对掺杂石墨烯进行研究。
引用
@article{arxiv.1601.05896,
title = {Thermodynamic properties of pure and doped (B, N) graphene},
author = {Sarita Mann and Pooja Rani and Ranjan Kumar and Girija S. Dubey and V. K. Jindal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.05896},
year = {2020}
}
备注
20 pages, 41 references, 12 figures in RSC Adv 2016