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由异质三角烯构成的二维Kagome晶格是狄拉克半金属或单带半导体

DOI：10.1021/jacs.8b09900 期刊：Journal of the American Chemical Society 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 我们基于第一性原理计算，研究了由聚合异三聚茚单元构成的二维（2D）Kagome晶格——这些平面分子具有D3h点群对称性，包含B、C或N中心原子以及CH2、O或CO桥接基团。我们探索了二维聚合物功能晶格的设计原则，其关键在于调控节点的π共轭特性和电子结构：前者通过桥接基团的化学势实现，后者则由异质原子控制。所得二维Kagome聚合物具有独特的电子结构特征：狄拉克能带被两个平带夹持，表现为狄拉克半金属（C中心）或单带半导体——这些材料仅以电子（B中心）或空穴（N中心）作为载流子，且具有高达~8×103 cm2V?1s?1的超高迁移率，与晶体硅相当。
作者： Yu Jing，Thomas Heine
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

探索由异三聚茚单元组成的二维聚合物功能性晶格的设计原则，重点研究如何控制结点的π共轭和电子结构。

研究成果

研究表明，异三聚茚衍生物能形成具有独特电子结构的卡戈梅晶格——该结构中狄拉克能带被两个平带夹在中间。异三聚茚的中心原子（B、C或N）类似sp2"超原子"，对电子性质产生显著影响。kgm型异三聚茚(B/N)聚合物是本征半导体，其带隙范围为1.8-2.8电子伏特，展现出高载流子迁移率。

研究不足

该研究基于计算预测，缺乏实验验证。kgm HT(N/B)聚合物的轻微扭曲对其电子特性的影响虽可忽略不计，但仍被提及。

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