硼-氮原子修飾點(diǎn)缺陷石墨烯電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究.pdf

1、在實(shí)際的應(yīng)用工藝中，各種各樣的石墨烯缺陷結(jié)構(gòu)廣泛存在，缺陷的存在對(duì)材料的物理和化學(xué)性質(zhì)都能產(chǎn)生重要地影響。本文使用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法，系統(tǒng)地研究了原始點(diǎn)缺陷石墨烯以及硼原子和氮原子修飾點(diǎn)缺陷石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。本文一共考慮了石墨烯的八種本征點(diǎn)缺陷，分別是Stone-Wales缺陷，單空位缺陷(SV)，三種雙空位缺陷(DV585、DV567和DV57)和吸附原子構(gòu)成的三種點(diǎn)缺陷（碳原子吸附在石墨烯碳碳鍵橋位的C-Brid

2、ge、碳原子吸附在石墨烯一個(gè)碳原子上方的C-Top和碳原子對(duì)吸附在石墨烯碳環(huán)上方的C7557）。在此基礎(chǔ)上，我們研究了硼原子和氮原子修飾的點(diǎn)缺陷石墨烯原子結(jié)構(gòu)的能量穩(wěn)定性、摻雜作用效果、化學(xué)鍵特征和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，分析了缺陷處原子的分波態(tài)密度(PDOS)圖以及原子間的相互作用，并將其與原始本征點(diǎn)缺陷做了對(duì)比。
　　計(jì)算結(jié)果表明，1)硼原子修飾點(diǎn)缺陷石墨烯的結(jié)合能與對(duì)應(yīng)的點(diǎn)缺陷石墨烯的形成能通常成反比關(guān)系；2)雜質(zhì)原子在點(diǎn)缺陷石墨烯上

3、的摻雜強(qiáng)烈依賴于雜質(zhì)原子與缺陷的復(fù)合結(jié)構(gòu)；3)硼原子修飾后，C-Top缺陷的原子結(jié)構(gòu)變得和C-Bridge相同，氮原子修飾后，C-Bridge的原子結(jié)構(gòu)變得和C-Top相同。4)雜質(zhì)原子通常與缺陷以共價(jià)鍵的形式結(jié)合，除了硼原子與 C-Bridge缺陷中存在碳硼雙鍵和氮原子與C-Top缺陷中存在碳氮三建。我們還對(duì)不同缺陷石墨烯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了STM圖像模擬，同實(shí)驗(yàn)所得STM圖像進(jìn)行比對(duì)。我們關(guān)于雜質(zhì)原子修飾點(diǎn)缺陷石墨烯原子結(jié)構(gòu)的結(jié)果不僅有利于與