Структура и электронные свойства 4‑6‑12 графеновых слоев функционализированных фтором

Получена 15 февраля 2020; Принята 21 апреля 2020;
Цитирование: М.Е. Беленков, В.М. Чернов. Структура и электронные свойства 4‑6‑12 графеновых слоев функционализированных фтором. Письма о материалах. 2020. Т.10. №3. С.254-259
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-254-259
При фторировании слоев 4-6-12 графена могут формироваться две устойчивые полиморфные разновидности фторографеновых слоев T1 или T3 типаВ данной статье приведены результаты теоретических исследований новых полиморфных разновидностей фторографена, которые могут формироваться на основе L4‑6‑12 графеновых слоев. Расчеты геометрически оптимизированной структуры, зонной структуры и плотности электронных состояний были выполнены методом теории функционала плотности в обобщенном градиентном приближении. В результате первичного теоретического анализа была установлена возможность формирования трех основных структурных типов CF-слоев — T1, T2 и T3, которые отличаются порядком присоединения атомов фтора. В этих полиморфных разновидностях все атомы углерода находятся в эквивалентных структурных позициях. При расчетах оптимизированной структуры CF-полиморфов было установлено, что устойчивой структурой обладают только T1 и T3 разновидности. Структура слоев T2 типа при оптимизации разрушилась. Кристаллические решетки CF-L4‑6‑12‑T1 и CF-L4‑6‑12‑T3 являются гексагональными, в их элементарных ячейках содержится по 24 атома. Слоевая плотность фторографеновых слоев составляет 1.42 и 1.52 мг / м2 для T1 и T3 типов соответственно. Углерод-углеродные связи в структуре слоев имеют различную длину и варьируются от 1.5157 до 1.6602 Å. Причина этого различное число электронных пар, формирующих соответствующую ковалентную связь. Углы между связями в CF-слоях изменяются в широком диапазоне от 85.00° до 133.47°, что вызвано деформацией структуры слоев по сравнению с алмазной структурой. Энергия сублимации фторографенового слоя T1 типа составляет 13.84 эВ / (CF), а слоя T3 — 13.80 эВ / (CF). Полиморфы фторографена являются полупроводниками с шириной запрещенной зоны, равной 3.193 эВ для слоя CF-L4‑6‑12‑T1 и 4.150 эВ для слоя CF-L4‑6‑12‑T3.