Дуализм связи и оптоэлектронные свойства бислойных углеродных структур на основе фазы T12 и пента-графена

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе методом теории функционала электронной плотности были исследованы бислойные соединения двумерного аллотропа углерода на основе фазы T12 и пента-графена. При помощи расчета спектров фононных колебаний и молекулярно-динамического моделирования проведена оценка устойчивости рассмотренных двумерных структур при различных типах упаковок и диапазонах температур, продемонстрирована стабильность плоской двумерной структуры до 1350 К. Показано, что соединенияна основе бислойного пента-графена в AA′ и AB′ упаковках имеют минимумы энергии как в состоянии Ван-дер-Ваальсового взаимодействия, так и в виде ковалентно связанных между собой слоев в фазе AA-T12 и T12. Проведен анализ барьера перехода между ковалентно и Ван-дер-Ваальсово связанными AA′ и AB′ упаковками. Рассчитанные электронные и оптические характеристики показывают, чтопри переходе от Ван-дер-Ваальсового связывания к ковалентному происходит значительное уменьшениеширины запрещенной зоны.

Об авторах

А. Н Токсумаков

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: adilet.toksumakov@phystech.edu
119334, Москва, Россия

В. С Байдышев

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: adilet.toksumakov@phystech.edu
119334, Москва, Россия

Д. Г Квашнин

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: adilet.toksumakov@phystech.edu
119334, Москва, Россия

З. И Попов

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: adilet.toksumakov@phystech.edu
119334, Москва, Россия

Список литературы

  1. E.H. Falcao and F.Wudl, J. Chem. Technol. Biotechnol. 82, 524 (2007).
  2. R. Hoffmann, A.A. Kabanov, A.A. Golov, and D.M. Proserpio, Angewandte Chemie International Edition 55, 10962 (2016).
  3. B.Y. Valeev, A.N. Toksumakov, D.G. Kvashnin, and L.A. Chernozatonskii, JETP Lett. 115, 10 (2022).
  4. S. Zhang, J. Zhou, Q. Wang, X. Chen, Y. Kawazoe, and P. Jena, PNAS 112, 2372 (2015).
  5. L.A. Chernozatonskii, P.B. Sorokin, A.G. Kvashnin, and D.G. Kvashnin, JETP Lett. 90, 134 (2009).
  6. K. S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, and A.A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
  7. Z. Zhao, F. Tian, X. Dong, Q. Li, Q. Wang, H. Wang, X. Zhong, B. Xu, D. Yu, J. He, H.-T. Wang, Y. Ma, and Y. Tian, J. Am. Chem. Soc. 134, 12362 (2012).
  8. H. Einollahzadeh, R. S. Dariani, and S.M. Fazeli, Solid State Commun. 229, 1 (2016).
  9. Z.G. Yu and Y.-W. Zhang, J. Appl. Phys. 118, 165706 (2015).
  10. W. Xu, G. Zhang, and B. Li, J. Chem. Phys. 143, 154703 (2015).
  11. А.И. Подливаев, К.С. Гришаков, К.П. Катин, М.М. Маслов, Письма в ЖЭТФ 113, 182 (2021).
  12. A. I. Podlivaev, JETP Lett. 111, 613 (2020).
  13. Л.А. Опенов, А.И. Подливаев, Письма в ЖЭТФ 107, 747 (2018).
  14. A. I. Podlivaev, Письма в ЖЭТФ 115, 384 (2022).
  15. J.Wang, Z.Wang, R. J. Zhang, Y.X. Zheng, L.Y. Chen, S.Y. Wang, C.-C. Tsoo, H.-J. Huang, and W.-S. Su, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 18110 (2018).
  16. M.-Q. Cheng, Q. Chen, K. Yang, W.-Q. Huang, W.-Y. Hu, and G.-F. Huang, Nanoscale Res. Lett. 14, 306 (2019).
  17. M.A. Nazir, A. Hassan, Y. Shen, and Q. Wang, Nano Today 44, 101501 (2022).
  18. Z. Sun, K. Yuan, X. Zhang, G. Qin, X. Gong, and D. Tang, Phys. Chem. Chem. Phys. 21, 15647 (2019).
  19. F.Q. Wang, J. Liu, X. Lie, Q. Wang, and Y. Kawazoe, Appl. Phys. Lett. 111, 192102 (2017).
  20. K.A. Tikhomirova, C. Tantardini, E.V. Sukhanova, Z. I. Popov, S.A. Evlashin, M.A. Tarkhov, V. L. Zhdanov, A.A. Dudin, A.R. Oganov, D.G. Kvashnin, and A.G. Kvashnin, J. Phys. Chem. Lett. 11, 3821 (2020).
  21. S.W. Cranford, Carbon 96, 421 (2016).
  22. O. Rahaman, B. Mortazavi, A. Dianat, G. Cuniberti, and T. Rabczuk, FlatChem 1, 65 (2017).
  23. A.V. Kuklin, H. Agren, and P.V. Avramov, Phys. Chem. Chem. Phys. 22, 8289 (2020).
  24. C. P. Ewels, X. Rocquefelte, H.W. Kroto, M. J. Rayson, P.R. Briddon, and M. I. Heggie, PNAS 112, 15609 (2015).
  25. P.V. Avramov, V.A. Demin, M. Luo, C.H. Choi, P.B. Sorokin, B. I. Yakobson, and L.A. Chernozatonskii, J. Phys. Chem. Lett. 6, 4525 (2015).
  26. Y. Zhu, S. Zhang, J. Xu, L. Fan, X. Yu, Y. Wei, C. Hu, and Y. Hang, Diam. Relat. Mater. 122, 108829 (2022).
  27. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136, B864 (1964).
  28. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
  29. G. Kresse and J. Furthm¨uller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
  30. G. Kresse and J. Furthm¨uller, Comput. Mater. Sci. 6, 15 (1996).
  31. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 49, 14251 (1994).
  32. Y. Zhang and W. Yang, Phys. Rev. Lett. 80, 890 (1998).
  33. G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
  34. H. J. Monkhorst and J.D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
  35. A. Togo and I. Tanaka, Scr. Mater. 108, 1 (2015).
  36. C. Kittel, Introduction to solid state physics, John Wiley, N.Y. (1966).
  37. S. Plimpton, J. Comput. Phys. 117, 1 (1995).
  38. A.C.T. van Duin, S. Dasgupta, F. Lorant, and W.A. Goddard, J. Phys. Chem. A 105, 9396 (2001).
  39. X. Li, H. Mizuseki, S. J. Pai, and K.-R. Lee, Comput. Mater. Sci. 169, 109143 (2019).
  40. M. Feng, X. Z. Jiang, Q. Mao, K.H. Luo, and P. Hellier, Fuel 254, 115643 (2019).
  41. N. Mounet, M. Gibertini, P. Schwaller, D. Campi, A. Merkys, A. Marrazzo, T. Sohier, I.E. Castelli, A. Cepellotti, G. Pizzi, and N. Marzari, Nat. Nanotechnol. 13, 246 (2018).
  42. G.A. Segal, J. Am. Chem. Soc. 96, 7892 (1974).
  43. L.A. Chernozatonskii, V.A. Demin, A.G. Kvashnin, and D.G. Kvashnin, Applied Surface Science 572, 151362 (2022).
  44. S. Huabing, J. Mater. Chem. 9, 4505 (2021).
  45. A.G. Kvashnin, L.A. Chernozatonskii, B. I. Yakobson, and P.B. Sorokin, Nano Lett. 14, 676 (2014).
  46. P.V. Avramov and A.V. Kuklin, New J. Phys. 24, 103015 (2022).
  47. Y. Ding and Y. Wang, J. Phys. Chem. C 117, 18266 (2013).
  48. L.A. Chernozatonskii, P.B. Sorokin, A.A. Kuzubov, B.P. Sorokin, A.G. Kvashnin, D.G. Kvashnin, P.V. Avramov, and B. I. Yakobson, J. Phys. Chem. C 115, 132 (2011).
  49. X. Wei, B. Fragneaud, C.A. Marianetti, and J.W. Kysar, Phys. Rev. B 80, 205407 (2009).
  50. S. Wang, J. Li, X. Zhu, and M. Wang, Carbon 143, 517 (2019).
  51. J. Shang, L. Pan, X.Wang, J. Li, and Z.Wei, Semicond. Sci. Technol. 33, 034002 (2018).
  52. P.B. Sorokin and B. I. Yakobson, Nano Lett. 21, 5475 (2021).
  53. R.G. Berdiyorov and M. E. Madjet, RSC Adv. 6, 50867 (2016).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».