硼-氮原子修飾點缺陷石墨烯電子結構的第一性原理研究.pdf

1、在實際的應用工藝中，各種各樣的石墨烯缺陷結構廣泛存在，缺陷的存在對材料的物理和化學性質都能產(chǎn)生重要地影響。本文使用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，系統(tǒng)地研究了原始點缺陷石墨烯以及硼原子和氮原子修飾點缺陷石墨烯的結構和性質。本文一共考慮了石墨烯的八種本征點缺陷，分別是Stone-Wales缺陷，單空位缺陷(SV)，三種雙空位缺陷(DV585、DV567和DV57)和吸附原子構成的三種點缺陷（碳原子吸附在石墨烯碳碳鍵橋位的C-Brid

2、ge、碳原子吸附在石墨烯一個碳原子上方的C-Top和碳原子對吸附在石墨烯碳環(huán)上方的C7557）。在此基礎上，我們研究了硼原子和氮原子修飾的點缺陷石墨烯原子結構的能量穩(wěn)定性、摻雜作用效果、化學鍵特征和電子結構性質，分析了缺陷處原子的分波態(tài)密度(PDOS)圖以及原子間的相互作用，并將其與原始本征點缺陷做了對比。
　　計算結果表明，1)硼原子修飾點缺陷石墨烯的結合能與對應的點缺陷石墨烯的形成能通常成反比關系；2)雜質原子在點缺陷石墨烯上

3、的摻雜強烈依賴于雜質原子與缺陷的復合結構；3)硼原子修飾后，C-Top缺陷的原子結構變得和C-Bridge相同，氮原子修飾后，C-Bridge的原子結構變得和C-Top相同。4)雜質原子通常與缺陷以共價鍵的形式結合，除了硼原子與 C-Bridge缺陷中存在碳硼雙鍵和氮原子與C-Top缺陷中存在碳氮三建。我們還對不同缺陷石墨烯結構進行了STM圖像模擬，同實驗所得STM圖像進行比對。我們關于雜質原子修飾點缺陷石墨烯原子結構的結果不僅有利于與