两种半导体三维全 sp2 碳同素异形体
材料科学
2012-07-03 v1
摘要
利用第一性原理方法，我们研究了两种三维 (3D) 全 sp2 碳同素异形体 sp2-diamond 和 cubic-graphite 的能量稳定性、动力学稳定性和电子性质。Cubic-graphite 由 Michael O'Keeffe 于 1992 年预测 (Phys. Rev. Lett., 68, 15, 1992.)，具有 Pn-3m (224) 空间群，而具有与金刚石相同的 Fd-3m (227) 空间群的 sp2-diamond 此前尚未见报道。我们的结果表明，sp2-diamond 比先前提出的 K4-carbon 和 T-carbon 更稳定，而 cubic-graphite 甚至比超硬 M-carbon、W-carbon 和 Z-carbon 更稳定。对振动性质的计算表明，这两种结构在动力学上都是稳定的。有趣的是，sp2-diamond 和 cubic-graphite 都表现为半导体，这与先前提出的全 sp2 碳同素异形体相反。Sp2-diamond 是一种直接带隙为 1.66 eV 的半导体，而 cubic-graphite 是一种带隙为 2.89 eV 的间接半导体。Sp2-diamond 和 cubic-graphite 极低的密度和完全的 sp2 构型使其在储氢、光催化剂和分子筛方面具有潜在应用价值。
引用
@article{arxiv.1207.0104,
title = {Two semiconducting three-dimensional all-sp2 carbon allotropes},
author = {Chaoyu He and L. Z. Sun and C. X. Zhang and J. X. Zhong},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.0104},
year = {2012}
}
备注
5 pages, 5 figures