研究目的
研究Au2Cl6掺杂对石墨烯稳定性和功函数的影响,重点比较层间掺杂与表面掺杂方法,以解决表面掺杂p型石墨烯稳定性差的问题。
研究成果
双层石墨烯中层间掺杂Au2Cl6显著提高了功函数,并与表面掺杂相比提供了更好的稳定性,使其成为制备p型石墨烯的一种有前景的方法。增强的稳定性归因于Au2Cl6与石墨烯层之间更近的距离和更强的相互作用,这得到了形成能和态密度分析的支持。
研究不足
理论功函数值略低于实验值,这是由于密度泛函理论中交换关联泛函的选择所致,这可能影响定量准确性但不影响定性分析。该研究为计算模拟研究,缺乏实验验证;未涉及合成及环境稳定性等实际应用方面的内容。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,使用CASTEP软件包。电子交换相互作用采用广义梯度近似(GGA)下的PBE泛函,离子-电子相互作用通过超软赝势描述。使用具有AB型堆叠的双层石墨烯5×5×1超胞,设置2.5纳米真空层以避免周期性相互作用。优化标准包括最大能量交换小于10^-5电子伏特,残余应力小于0.03电子伏特/埃。
2:5纳米真空层以避免周期性相互作用。优化标准包括最大能量交换小于10^-5电子伏特,残余应力小于03电子伏特/埃。
样本选择与数据来源:
2. 样本选择与数据来源:模型包括本征双层石墨烯、Au2Cl6层间掺杂双层石墨烯、Au2Cl6表面掺杂双层石墨烯、未掺杂单层石墨烯及Au2Cl6表面掺杂单层石墨烯。选择Au2Cl6分子作为掺杂剂是基于其稳定性和p型掺杂特性。
3:实验设备与材料清单:
使用计算软件CASTEP;未提及物理设备。材料包括石墨烯和Au2Cl6分子。
4:实验步骤与操作流程:
通过DFT计算优化结构,优化后计算功函数。进行电荷密度图分析、形成能计算及态密度(DOS)分析以评估稳定性和电子性质。
5:数据分析方法:
形成能计算公式为Ef = Etot - (Epure + EAu2Cl6)。功函数源自静电势。通过Milliken分析评估电荷转移。生成DOS图谱以研究电子相互作用。
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