Структура и электронные свойства графиновых слоев, сформированных на основе графена L3-12

Получена: 23 ноября 2017; Исправлена: 21 декабря 2017; Принята: 29 декабря 2017
Цитирование: В.В. Мавринский, Е.А. Беленков. Структура и электронные свойства графиновых слоев, сформированных на основе графена L3-12. Письма о материалах. 2018. Т.8. №2. С.169-173
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-2-169-173

Аннотация

Формирование новых полиморфных структурных разновидностей графиновых слоев из слоев графена L3-12В данной работе выполнено теоретическое исследование структуры и электронных свойств новых полиморфных разновидностей графиновых слоев, модельно построенных на основе слоев графена L 3-12. Графиновые слои были построены в результате замены в графеновом слое L 3-12 углерод-углеродных связей между трехкоординированными ( sp2 - гибридизированными ) атомами на двухатомные карбиновые цепочки. Геометрическая оптимизация модельно построенных структур и расчет их свойств были выполнены методом теории функционала плотности в градиентном приближении. В результате выполненных исследований установлена возможность устойчивого существования трех основных полиморофных разновидностей графиновых слоев. Слой γ - L 3-12 - графина был получен заменой на карбиновую цепочку одной из связей у каждого трехкоординированного атома в исходном графеновом слое, слой β - L 3-12 - графина – заменой двух связей, а слой α - L 3-12 -графина – заменой трех связей. Энергия сублимация графиновых слоев находится в диапазоне от 6.52 до 6.61 эВ/атом, что меньше энергии сублимации как исходного графенового слоя L 3 - 12 ( 6.66 эВ/атом ), так и сублимационной энергии гексагонального графена ( 7.76 эВ/атом ). Однако значение энергии сублимации графиновых слоев находится в диапазоне экспериментально синтезированных углеродных материалов устойчиво существующих при нормальных условиях. Все графиновые слои, изученные в работе являются полупроводниками с ширинами запрещенных зон от 0.18 до 0.91 эВ.

Ссылки (24)

1. R. H. Baughman, H. Eckhardt, M. Kertesz. J. Chem. Phys. 87, 6687 (1987). Crossref
2. N. Narita, S. Nagai, S. Suzuki, K. Nakao. Phys. Rev. B. 58, 11009 (1998). Crossref
3. E. A. Belenkov, I. V. Shakhova. Physics of the Solid State. 53(11), 2385 (2011). (in Russian) [Е. А. Беленков, И. В. Шахова. Физика твердого тела. 53(11), 2265 (2011).]. Crossref
4. B. G. Kim, H. J. Choi. Phys. Rev. B. 86, 115435 (2012). Crossref
5. C.-W. Kim, S.-H. Kang, and Y.-K. Kwon. Phys. Rev. B. 92, 245434 (2015). Crossref
6. P. Zhang, Q. Song, J. Zhuang, X.-J. Ning. Chem. Phys. Let. 689, 185 (2017). Crossref
7. J. Qu, H. Zhang, J. Li, S. Zhao, T. Chang. Carbon. 120, 350 (2017). Crossref
8. G. Li, Y. Li, H. Liu, et al. Chem. Commun. 46, 3256 (2010). Crossref
9. В. В. Мавринский, Т. Е. Беленкова, В. М. Чернов, Е. А. Беленков. Вестник Челябинского государственного университета. 316(23), 31 (2013).
10. E. A. Belenkov, V. V. Mavrinskii, T. E. Belenkova, V. M. Chernov. J. Exp. Theor. Phys. 120(5), 820 (2015). (in Russian) [Е. А. Беленков, В. В. Мавринский, Т. Е. Беленкова, В. М. Чернов. ЖЭТФ. 120(5), 949 (2015).]. Crossref
11. Т. Е. Беленкова, В. М. Чернов. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 13(2), 149 (2016).
12. T. Belenkova, V. Chernov, V. Mavrinskii. Materials Science Forum. 845, 239 (2016). Crossref
13. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. New Carbon Materials. 28(4), 273 (2013). Crossref
14. E. A. Belenkov, A. E. Kochengin. Physics of the Solid State. 57(10), 2126 (2015). (in Russian) [Е. А. Беленков, А. Е. Коченгин. Физика твердого тела. 57(10), 2071 (2015).]. Crossref
15. W. A. Koch, M. C. Holthausen. Chemist’s guide to density functional theory. 2nd edition. Weinheim, Wiley-VCH Verlag GmbH (2001) 293 p.
16. J. P. Perdew, J. A. Chevary, S. H. Vosko et al. Phys. Rev. B. 46, 6671 (1992). Crossref
17. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al. J. Phys. Condens. Matter. 21, 395502 (2009). Crossref
18. E. A. Belenkov. Inorganic Materials. 37(9), 928 (2001). (in Russian) [Е. А. Беленков. Неорганические материалы. 37(9), 1094 (2001).]. Crossref
19. D. S. Lisovenko, J. A. Baimova, L. Kh. Rysaeva, V. A. Gorodtsov, A. I. Rudskoy, S. V. Dmitriev. Phys. Status Solidi B. 253(7), 1295 (2016). Crossref
20. Н. В. Новиков, М. М. Маслов, К. П. Катин, В. С. Прудковский. Письма о материалах. 7(4), 433 (2017). Crossref
21. I. P. Lobzenko, G. M. Chechin, G. S. Bezuglova, Y. A. Baimova, E. A. Korznikova, S. V. Dmitriev. Physics of the Solid State. 58(3), 633 (2016). (in Russian) [И. П. Лобзенко, Г. М. Чечин, Г. С. Безуглова, Ю. А. Баимова, Е. А. Корзникова, С. В. Дмитриев. Физика твердого тела. 58(3), 616 (2016).]. Crossref
22. Э. И. Беленкова. В книге: Новые технологии в материаловедении. Материалы I научно-практической конференции с международным участием. Уфа, БашГУ (2015) 308 с. Моделирование структурной трансформации углеродных материалов, обусловленное изменением размеров нанокристаллитов. c. 176 - 177.
23. A. V. Savin, E. A. Korznikova, I. P. Lobzenko, Yu. A. Baimova, S. V. Dmitriev. Physics of the Solid State. 58(6), 1278 (2016). (in Russian) [А. В. Савин, Е. А. Корзникова, И. П. Лобзенко, Ю. А. Баимова, С. В. Дмитриев. Физика твердого тела. 58(6), 1236 (2016).]. Crossref
24. K. S. Grishakov, K. P. Katin, M. M. Maslov. Advances in Physical Chemistry. 2016, 1862959 (2016). Crossref

Цитирования (9)

1.
K. Krylova, J. Baimova, R. Mulyukov. LOM. 9(1), 81 (2019). Crossref
2.
V. Nagarajan, R. Chandiramouli. Computational and Theoretical Chemistry. 1167, 112590 (2019). Crossref
3.
Leysan Kh. Rysaeva, Julia A. Baimova, Sergey V. Dmitriev, Dmitry S. Lisovenko, Valentin A. Gorodtsov, Andrey I. Rudskoy. Diamond and Related Materials. (2019). Crossref
4.
P. Geng, Paulo S. Branicio. Carbon. 175, 243 (2021). Crossref
5.
Julia A. Baimova, Leysan Kh. Galiakhmetova, Radik R. Mulyukov. Computational Materials Science. 192, 110301 (2021). Crossref
6.
E. Belenkov, V. Mavrinskii, V. Greshnyakov, M. Brzhezinskaya. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 537(2), 022070 (2019). Crossref
7.
L. Kh. Rysaeva. J. Phys.: Conf. Ser. 1435(1), 012066 (2020). Crossref
8.
V. Mavrinskii, E. Belenkov. J. Phys.: Conf. Ser. 1431(1), 012010 (2020). Crossref
9.
D. Ryashentsev, E. Belenkov. J. Phys.: Conf. Ser. 1431(1), 012051 (2020). Crossref

Другие статьи на эту тему