Теоретическое исследование устойчивости и способов получения слоевых алмазоподобных наноструктур

Получена  23 сентября 2020; Принята  07 октября 2020
Цитирование: В.А. Грешняков, Е.А. Беленков. Теоретическое исследование устойчивости и способов получения слоевых алмазоподобных наноструктур. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.457-462
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-457-462

Аннотация

Формирование структуры алмазоподобных бислоев.В данной статье с использованием метода теории функционала плотности выполнено теоретическое исследование структуры, устойчивости, электронных свойств и процесса формирования новых двумерных алмазоподобных наноструктур DL3-12 и DL4‑6‑12. В результате расчетов установлено, что структуры этих алмазоподобных бислоев модельно могут быть получены в процессе сшивки двух одинаковых графеновых слоев L3-12 или L4‑6‑12. Бислои DL3-12 и DL4‑6‑12 имеют гексагональные элементарные ячейки с параметрами решеток 5.8204 и 7.5116 Å, соответственно. Расчетная поверхностная плотность бислоев DL3-12 и DL4‑6‑12 соответственно составляет 0.082 и 0.098 мкг / см2 и превышает значение плотности гексагонального графена на 7 – 28 %. В структуре изученных алмазоподобных бислоев наблюдаются поры, максимальный диаметр которых составляет ~4.5 Å. Расчет электронных свойств показал, что бислои DL3-12 и DL4‑6‑12 должны быть полупроводниками с ширинами прямых запрещенных зон 1.7 и 2.3 эВ, соответственно. Также установлено, что алмазоподобный бислой DL3-12 является устойчивым до 200 К, тогда как бислой DL4‑6‑12 устойчив до 210 К. В области этих температур происходит небольшое гофрирование алмазоподобных бислоев, а при более высоких температурах наблюдается деструкция бислоев. Наиболее вероятный способ получения бислоев DL3-12 и DL4‑6‑12 заключается в сильном одноосном сжатии двух графеновых слоев. Алмазоподобный бислой DL3-12 может быть сформирован из графена L3-12 при давлениях, превышающих 16.7 ГПа, тогда как бислой DL4‑6‑12 может быть получен из графена L4‑6‑12 при давлении 8.6 ГПа.

Ссылки (22)

1. G. Helden, M.-T. Hsu, P. R. Kemper, M. T. Bowers. J. Chem. Phys. 95, 3835 (1991). Crossref
2. K. A. Krylova, Yu. A. Baimova, S. V. Dmitriev, R. R. Mulyukov. Phys. Solid State. 58, 394 (2016). Crossref
3. V. Yu. Dolmatov. Russ. Chem. Rev. 76, 339 (2007). Crossref
4. E. M. Baitinger, E. A. Belenkov, M. M. Brzhezinskaya, V. A. Greshnyakov. Phys. Solid State. 54, 1715 (2012). Crossref
5. V. R. Coluci, S. F. Braga, S. B. Legoas, D. S. Galva, R. H. Baughman. Phys. Rev. B. 68, 035430 (2003). Crossref
6. E. A. Belenkov, V. V. Mavrinskii, V. A. Greshnyakov, M. M. Brzhezinskaya. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 537, 022070 (2019). Crossref
7. S. Wang, J. Li, X. Zhu, M. Wang. Carbon. 143, 517 (2019). Crossref
8. S. Zhang, J. Zhou, Q. Wang, X. Chen, Y. Kawazoe, P. Jena. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, 2372 (2015). Crossref
9. K. A. Krylova, J. A. Baimova, I. P. Lobzenko, A. I. Rudskoy. Physica B: Condensed Matter. 583, 412020 (2020). Crossref
10. I. Lobzenko, J. Baimova, K. Krylova. Chem. Phys. 530, 110608 (2020). Crossref
11. L. K. Rysaeva, E. A. Korznikova, R. T. Murzaev, D. U. Abdullina, A. A. Kudreyko, J. A. Baimova, D. S. Lisovenko, S. V. Dmitriev. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering. 18, 1 (2020). Crossref
12. R. I. Babicheva, S. V. Dmitriev, E. A. Korznikova, K. Zhou. J. Exp. Theor. Phys. 129, 66 (2019). Crossref
13. V. A. Greshnyakov, E. A. Belenkov. J. Struct. Chem. 61, 835 (2020). Crossref
14. J. J. P. Stewart. J. Mol. Model. 19, 1 (2013). Crossref
15. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al. J. Phys.: Condens. Matter. 21, 395502 (2009). Crossref
16. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). Crossref
17. V. A. Greshnyakov, E. A. Belenkov. Tech. Phys. 61, 1462 (2016). Crossref
18. V. A. Greshnyakov, E. A. Belenkov. Letters on Materials. 7(3), 318 (2017). (in Russian) [В. А. Грешняков, Е. А. Беленков. Письма о материалах. 7(3), 318 (2017).]. Crossref
19. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. Phys. Solid State. 58, 2145 (2016). Crossref
20. M. M. Maslov, K. S. Grishakov, M. A. Gimaldinova, K. P. Katin. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 28, 97 (2019). Crossref
21. Z. W. Wang, Y. S. Zhao, K. Tait, X. Z. Liao, D. Schiferl, C. S. Zha, R. T. Downs, J. Qian, Y. T. Zhu, T. D. Shen. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 101, 13699 (2004). Crossref
22. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. Phys. Solid State. 60, 1294 (2018). Crossref

Другие статьи на эту тему