掺杂石墨二炔电子结构的第一性原理研究

摘要

石墨二炔是近年实验上成功合成的一种新型二维碳材料,具有独特的结构、丰富的化学键和电子性质,拥有巨大的应用潜力。使用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究硅、锗、硼、氮、磷单元素替位掺杂的石墨二炔以及硼-氮、硼-磷双元素共掺杂的石墨二炔的电子结构。发现硅、锗掺杂的石墨二炔和硼-氮、硼-磷共掺杂的石墨二炔依然是半导体,带隙大小在0.004~0.49 eV;而硼、氮、磷掺杂的石墨二炔都变成了金属。本研究可为实验上通过掺杂手段调节石墨二炔的带隙和费米面位置提供理论依据。