Структура и свойства алмазоподобной фазы, получаемой из тетрагональных графеновых слоев

Получена  12 марта 2016; Принята  09 июня 2016
Цитирование: В.А. Грешняков, Е.А. Беленков. Структура и свойства алмазоподобной фазы, получаемой из тетрагональных графеновых слоев. Письма о материалах. 2016. Т.6. №3. С.159-162
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2016-3-159-162

Аннотация

В данной статье методом теории функционала плотности в обобщенном градиентном приближении выполнены расчеты кристаллической структуры и свойств углеродной алмазоподобной фазы LA10, в которой все атомные позиции являются кристаллографически эквивалентными. Структура алмазоподобной фазы LA10 модельно может быть получена в результате полимеризации тетрагональных графеновых слоев L4-8, состоящих из четырехчленных и восьмичленных структурных звеньев. Кристаллическая решетка фазы LA10 относится к тетрагональной сингонии (пространственная группа симметрии – I41/amd). Объемно-центрированная тетрагональная элементарная ячейка этой фазы имеет следующие значения параметров: a = 3.581 Å, c = 8.611 Å и Z = 16 атомов. В результате расчета зонной структуры и плотности электронных состояний установлено, что алмазоподобная фаза LA10 представляет собой широкозонный полупроводник c шириной запрещенной зоны от 5.0 эВ до 6.1 эВ. Кроме того, фаза LA10 должна обладать высокими прочностными характеристиками: твердость по Нупу составляет 72.3 ГПа, модуль объемной упругости равен 351 ГПа. Расчеты показали, что фаза LA10 должна быть устойчивой при нормальных условиях, так как энергия сублимации этой фазы только на 6.9 % меньше соответствующей энергии кубического алмаза. Наиболее вероятный способ экспериментального получения фазы LA10 заключается в сильном статическом сжатии графита, состоящего из тетрагональной полиморфной разновидности графена, перпендикулярно графеновым слоям. Экспериментально идентифицировать данную алмазоподобную фазу можно по теоретической порошковой рентгенограмме, рассчитанной в данной работе. Расчетная рентгенограмма фазы LA10 достаточно сильно отличается от рентгенограмм кубического алмаза и лонсдейлита, но очень близка к рентгенограмме гексагонального графита.

Ссылки (17)

1. H.O. Pierson. Handbook of carbon, graphite, diamond, and fullerenes: properties, processing, and application. Park Ridge: Noyes, 1993, 402 p.
2. J.A. Baimova, Bo Liu, S.V. Dmitriev, K. Zhou. Physica Status Solidi RRL. 8 (4), 336-340 (2014). Crossref
3. E.A. Korznikova, J.A. Baimova, S.V. Dmitriev, A.V. Korznikov and R.R. Mulyukov. Reviews on Advanced Materials Science. 39 (1/2), 92-98 (2014).
4. E.A. Belenkov, V.A. Greshnyakov. Physics of the Solid State. 57 (1), 205-212 (2015). [Е.А. Беленков, В.А. Грешняков. Физика твердого тела. 57 (1), 192-199 (2015)]. Crossref
5. E.A. Belenkov, V.A. Greshnyakov. Physics of the Solid State. 57 (6), 1253-1263 (2015). [Е.А. Беленков, В.А. Грешняков. Физика твердого тела. 57 (6), 1229-1239 (2015)]. Crossref
6. E.A. Belenkov, V.A. Greshnyakov. Physics of the Solid State. 57 (11), 2262-2271 (2015). [Е.А. Беленков, В.А. Грешняков. Физика твердого тела. 57 (11), 2262-2271 (2015)]. Crossref
7. E.A. Belenkov, V.A. Greshnyakov. New Carbon Materials. 28 (4), 273-282 (2013). Crossref
8. E.A. Belenkov, V.A. Greshnyakov. Physics of the Solid State. 55 (8), 1754-1764 (2013). [Е.А. Беленков, В.А. Грешняков. Физика твердого тела. 55 (8), 1640-1650 (2013)]. Crossref
9. E.A. Belenkov, A.E. Kochengin. Physics of the Solid State. 57 (10), 2126-2133 (2015). [Е.А. Беленков, А.Е. Коченгин. Физика твердого тела. 57 (10), 2071-2078 (2015)]. Crossref
10. P. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev. 136 (3B), 864-871 (1964). Crossref
11. J.P. Perdew, K. Burke., M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865-3868 (1996). Crossref
12. V.A. Greshnyakov, E.A. Belenkov. Russian Physics Journal. 57 (6), 731-737 (2014). [В.А. Грешняков, Е.А. Беленков. Известия вузов. Физика. 57 (6), 24-29 (2014)]. Crossref
13. K. Li, X. Wang, F. Zhang, D. Xue. Phys. Rev. Lett. 100 (23), 235504 (2008). Crossref
14. Ya.S. Umanskii, Yu.A. Skakov, A.N. Ivanov, L.N. Rastorguev, Crystallography, X-Ray Diffraction and Electron Microscopy. Moscow: Metallurgiya, 1982, 632 p. (in Russian).
15. A.F. Wells. Three-dimensional nets and polyhedra. New York: Wiley, 1977, 268 p.
16. C. Kittel. Introduction to solid states physics. 7th ed. New York: Wiley, 1996, 673 p.
17. C.A. Brookes, E.J. Brookes. Diamond and Related Materials. 1(1), 13-17 (1991). Crossref

Цитирования (2)

1.
L. Kh. Rysaeva. J. Phys.: Conf. Ser. 938, 012071 (2017). Crossref
2.
J. Vejpravov�. Nanomaterials. 11(10), 2469 (2021). Crossref

Другие статьи на эту тему