迈向石墨烯网络中的三维外尔表面半金属
材料科学
2016-04-20 v1
摘要
石墨烯作为一种二维（2D）拓扑狄拉克半金属，因其优异的性能和潜在应用而备受关注。然而，碳材料的三维（3D）拓扑半金属仍然罕见。寻找具有显著物理特性的此类材料已成为碳研究的新方向。在此，利用第一性原理计算和紧束缚建模，我们研究了三种 3D 石墨烯网络，其性质继承了石墨烯中狄拉克电子的性质。在这些材料的能带结构中，布里渊区（BZ）内出现两个平外尔表面，它们跨过费米能级并且对外加应变具有鲁棒性。当将这些网络切开时，所得低维薄片和纳米线分别保持具有外尔线状和点状费米面的半金属性。在外尔线之间，当每个表面碳原子被一个氢原子钝化时，会出现具有强磁性的平表面能带。这些结构的鲁棒性可追溯到由子晶格对称性确保的体拓扑不变量，以及作为所有这些结构共同骨架的锯齿形碳链的一维（1D）外尔半金属行为。由于良好的稳定性、多孔几何结构和大表面积，平外尔表面半金属可能在关联电子学以及储能、分子筛和催化中得以应用。
引用
@article{arxiv.1601.01040,
title = {Towards Three-Dimensional Weyl-SurfaceSemimetals in Graphene Networks},
author = {Chengyong Zhong and Yuanping Chen and Yuee Xie and Yuanping Chen and Shengyuan A. Yang and Marvin L. Cohen and Shengbai Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.01040},
year = {2016}
}