Структура и электронные свойства кристаллов 3-12 фторографена

Автор: Беленков М.Е., Чернов В.М., Бутаков А.В., Беленков Е.А.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика @vestnik-susu-mmph

Статья в выпуске: 1 т.13, 2021 года.

Бесплатный доступ

Трехмерная структура кристаллов, сформированных из слоев 3-12 фторированного графена, упакованных в стопки была найдена методом атом-атомного потенциала. Расчеты электронных свойств СF-L3-12 кристаллов были выполнены методом теории функционала плотности в обобщенном градиентном приближении. В результате расчетов было установлено, что расстояние между слоями в кристаллах, соответствующее минимуму энергии межслоевых связей, составляет 5,7578 Å, абсолютное значение вектора сдвига соседних слоев составляет 1,4656 Å. Электронная структура трехмерных кристаллов отличается от электронной структуры изолированных слоев 3-12 фторографена. Найденное значение ширины запрещенной зоны в объемных кристаллах составляет 3,03 эВ, что примерно на 12 % меньше, чем в отдельном слое CF-L3-12 (3,43 эВ). Рассчитанное значение удельной энергии сублимации кристалла 3-12 фторографена составляет 13,83 эВ/(CF), что на 0,06 эВ больше энергии сублимации изолированного фторографенового слоя.

Еще

Графен, фторированный графен, кристаллическая структура, зонная структура, компьютерное моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/147234122

IDR: 147234122 | DOI: 10.14529/mmph210105

Список литературы Структура и электронные свойства кристаллов 3-12 фторографена

Theory of 2D crystals: Graphene and Beyond / R. Roldan, L. Chirolli, E. Prada, et al. // Chemical Society Reviews. - 2017. - Vol. 46. - P. 4387-4399.
Graphene and beyond-Graphene 2D Crystals for Next-Generation Green Electronics / J. Kang, W. Cao, X. Xie et al. // Proc. SPIE 9083, Micro- and Nanotechnology Sensors, Systems, and Applications VI. - 2014. - P. 908305.
Chapter 12 - Electronic Applications of Functionalized Graphene Nanocomposites / G. Omar, M.A. Salim, B.R. Mizah et al. // Functionalized Graphene Nanocomposites and their Derivatives. Synthesis, Processing and Applications Micro and Nano Technologies. - Amsterdam: Elsevier, 2019. -P. 245- 263.
Kawai, S. Atomically Controlled Substitutional Boron-Doping of Graphene Nanoribbons / S. Kawai, S. Saito, S. Osumi et al. // Nature Communications. - 2015. - Vol. 6, Iss. 1. - P. 8098.
Semiconducting Graphene: Converting Graphene from Semimetal to Semiconductor / G. Lu, K. Yu, Z. Wena, J. Chen // Nanoscale. - 2013. - Vol. 5, Iss. 4. - P. 1353-1368.
Graphene Polymorphs / M.E. Belenkov, A.E. Kochengin, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol. 1399, Iss. 2. - P. 022024 (1-5).
Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane / D.C. Elias, R.R. Nair, T.M.G. Mohiuddin et al. // Science. - 2009. - Vol. 323, Iss. 5914. - P. 610-613.
Properties of Fluorinated Graphene Films / J.T. Robinson, J.S. Burgess, C.E. Junkermeier et al. // Nano Letters. - 2010. - Vol. 10. - P. 3001-3005.
Photochemical Chlorination of graphene / B. Li, L. Zhou, D. Wu et al. // ACS Nano. - 2011. -Vol. 5. - P. 5957-5961.
Chen, D. Graphene Oxide: Preparation, Functionalization, and Electrochemical Applications / D. Chen, H. Feng, J. Li // Chem. Rev. - 2012. - Vol. 112, no. 11. - P. 6027-6053.
Fluorographene: a Two-Dimensional Counterpart of Teflon / R.R. Nair, W. Ren, R. Jalil et al. // Small. - 2010. - Vol. 6, Iss. 24. - P. 2877-2884.
Bulusheva, L.G. 8 - Electronic Structure of Fluorinated Graphene / L.G. Bulusheva, A.V. Okotrub // New fluorinated carbons: fundamentals and applications. - 2017. - P.177-213.
Belenkov, M.E. Structure of Fluorographene and its Polymorphous Varieties / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - Vol. 1124, Iss. 2. -P. 022010 (1-6).
Belenkov, M.E. Simulation of the Structure and Electronic Properties of Fluorographene Polymorphs Formed on the Basis of 4-8 Graphene / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 537, Iss. 2. - P. 022058 (1-5).
Relative Stabilities of Various fully Functionalized Graphene Polymorphs under Mechanical Strain and Electric Field / K.S. Grishakov, K.P. Katin, V.S. Prudkovskiy, M.M. Maslov // Applied Surface Science. - 2019. - Vol. 463. - P. 1051-1057.
Belenkov, M.E. Martensitic Structural Transformations of Fluorographene Polymorphic Varieties / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // Materials Research Proceedings. - 2018. - Vol. 9. - P. 148-151.
Беленков, М.Е. Кристаллическая и электронная структура 3-12 графена, функционализи-рованного фтором / М.Е. Беленков, В.М. Чернов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2019. - Вып. 11. - С. 406-413.
Беленков, М.Е. Ab initio расчеты кристаллической и электронной структуры полиморфов 5-7 фторографена / М.Е. Беленков, В.М. Чернов // Письма о материалах. - 2020. - T. 10, № 3. -C. 254-259.
Беленков, М.Е. Ab initio расчеты кристаллической и электронной структуры полиморфов 5-7 фторографена / М.Е. Беленков, В.М. Чернов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2020. - Вып. 12. - С. 326-337.
Belenkov, M.E. Structure and Electronic Properties of 5-7 Graphene / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov, V.M. Morilova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - Vol. 447. - P. 012005 (1-4).
Беленков, Е.А. Структура и электронные свойства кристаллов, состоящих из графеновых слоев L6, L4-8, L3-12 и L4-6-12 / Е.А. Беленков, А.Е. Коченгин // Физика твердого тела. - 2015. - Т. 57. -Вып. 10. - С. 2071-2078.
Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films / K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov et al. // Science. - 2004. - Vol. 306, Iss. 5696. - P. 666-669.
Беленков, Е.А. Формирование структуры графита в мелкокристаллическом углероде / E.А. Беленков // Неорганические материалы. - 2001. - Т. 37, № 9. - С. 1094-1101.
Китайгородский, А.И. Молекулярные кристаллы / А.И. Китайгородский. - М.: Наука, 1971. - 424 с.
Alvarez, S. A Cartography of the van der Waals Territories / S. Alvarez // Dalton Transactions. - 2013. - Vol. 42, Iss. 24. - P. 8617-8636.
Varadwaj, A. Is the Fluorine in Molecules Dispersive? Is Molecular Electrostatic Potential a valid Property to Explore Fluorine-Centered non-Covalent Interactions? / A. Varadwaj, H.M. Marques, P R. Varadwaj // Molecules. - 2019. - Vol. 24. - P. 379 (1-29).
Koch, W. A Chemist's Guide to Density Functional Theory / W. Koch, M.C. Holthausen. -Weinheim-New York-Chichester-Brisbane-Singapore-Totonto: Wiley VCH Verlag GmbH, 2001. -313 p.
Langreth, D.C. Beyond the Local-Density Approximation in Calculations of Ground-State Electronic Properties / D.C. Langreth, M.J. Mehl // Physical Review B. - 1983. - Vol. 28, Iss. 4. - P. 18091834.
QUANTUM ESPRESSO: a Modular and Open-Source Software Project for Quantum Simulations of Materials / P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al. // Journal of Physics: Condensed Matter. -2009. - Vol. 21, № 39. - P. 395502 (1-19).

Еще

Статья научная