Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Ab initio расчеты кристаллической и электронной структуры полиморфов 5-7 фторографена

М.Е. Беленков, В.М. Чернов

ФГБОУ ВО «Челябинский государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.326

Оригинальная статья

Аннотация: Первопринципные расчеты структуры и электронных свойств двух новых полиморфных разновидностей фторографена были выполнены методом теории функционала плотности. Новые слои фторографена могут формироваться при химической адсорбции фтора на поверхности 5 - 7 графеновых слоев. Структура слоя первого типа более деформирована по сравнению со структурой второго типа (деформационные параметры DefT1 = 60,48° и DefT2 = 31,51°). Энергии сублимации и ширины запрещенных зон составляют 13,85, 14,17 эВ/(CF), и 4,09, 3,32 эВ для CF-L5-7 слоев T1, T2 типов соответственно.

Ключевые слова: графен, фторографен, ab initio расчеты, кристаллическая структура, электронные свойства, полиморфизм

  • Беленков Максим Евгеньевич – аспирант кафедры радиофизики и электроники, физический факультет ФГБОУ ВО «Челябинский государственный университет»
  • Чернов Владимир Михайлович – д.ф.-м.н., профессор кафедры радиофизики и электроники, физический факультет ФГБОУ ВО «Челябинский государственный университет»

Ссылка на статью:

Беленков, М.Е. Ab initio расчеты кристаллической и электронной структуры полиморфов 5-7 фторографена / М.Е. Беленков, В.М. Чернов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 326-337. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.326.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Belenkov, E.A. Classification scheme of carbon phases and nanostructures / E.A. Belenkov, V.A. Greshnyakov // New Carbon Materials. – 2013. – V. 28. – I. 4. – P. 273-282. DOI: 10.1016/S1872-5805(13)60081-5.
2. Беленков, Е.А. Структура, свойства и возможные механизмы формирования алмазоподобных фаз / Е.А. Беленков, В.А. Грешняков // Физика твердого тела. – 2016. – Т. 58. – Вып.10. – С. 2069-2078.
3. Freitag, M. Nanoelectronics goes flat out / M. Freitag // Nature nanotechnology. – 2008. – V. 3. – I. 8. – P. 455-457. DOI: 10.1038/nnano.2008.219.
4. Omar, G. Electronic applications of functionalized graphene nanocomposites / G. Omar, .A. Salim, B.R. Mizah, A.A. Kamarolzaman, R. Nadlene // In: Functionalized graphene nanocomposites and their derivatives. Synthesis, processing and applications micro and nano technologies; ed. by M. Jawaid, R. Bouhfid, A.K. Qaiss. – Amsterdam, Oxford, Cambridge: Elsevier, 2019. – Ch. 12. – P. 245-263. DOI: 10.1016/b978-0-12-814548-7.00012-x.
5. Wakabayashi, K. Electronic and magnetic properties of nanographite ribbons / K. Wakabayashi, M. Fujita, H. Ajiki, M. Sigrist // Physical Review B. – 1999. – V. 59. – I. 12. – P. 8271-8282. DOI: 10.1103/PhysRevB.59.8271.
6. Чернозатонский, Л.А. Новые наноструктуры на основе графена: физико-химические свойства и приложения / Л.А. Чернозатонский, П.Б. Сорокин, А.А. Артюх // Успехи химии. – 2014. – Т. 83. – Вып. 3. – С. 251-279. DOI: 10.1070/RC2014v083n03ABEH004367.
7. Dmitriev, S.V. Ultimate strength, ripples, sound velocities, and density of phonon states of strained graphene / S.V. Dmitriev, J.A. Baimova, A.V. Savin, Yu.S. Kivshar // Computational Materials Science. – 2012 – V. 53. – I. 1. – P. 194-203. DOI: 10.1016/j.commatsci.2011.08.019.
8. Lee, J. Electronic properties of a graphene/periodic porous graphene heterostructure / J. Lee, G. Kim // Carbon. – 2017. – V. 122. – P. 281-286. DOI: 10.1016/j.carbon.2017.06.049.
9. Беленков, Е.А. Структура и электронные свойства кристаллов, состоящих из графеновых слоев L6, L4–8, L3–12, и L4–6–12 / Е.А. Беленков, А.Е. Коченгин // Физика твердого тела. – 2015. – Т. 57. – Вып. 10. – С. 2071-2078.
10. Belenkov, M.E. Structure and electronic properties of 5–7 graphene / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov, V.M. Morilova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – V. 447: Open School-Conference of NIS Countries Ultrafine Grained and Nanostructured Materials 1–5 October 2018, Ufa, Russian Federation. – Art. № 012005 – 4 p. DOI: 10.1088/1757-899X/447/1/012005.
11. Belenkov, M.E. Graphene polymorphs / M.E. Belenkov, A.E. Kochengin, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // IOP Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – V. 1399. – I. 2. – Art. № 022024. – 5 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1399/2/022024.
12. Коченгин, А.Е. Новые полиморфные разновидности графена, сформированные из карбиновых цепочек / А.Е. Коченгин, Е.А. Беленков // Перспективные материалы. – 2017. – № 2. – С. 5-13.
13. Nair, R.R. Fluorographene: a two-dimensional counterpart of teflon / R.R. Nair, W. Ren, R. Jalil, et al. // Small. – 2010. – V. 6. – I. 24. – P. 2877-2884. DOI: 10.1002/smll.201001555.
14. Robinson, J.T. Properties of fluorinated graphene films / J.T. Robinson, J.S. Burgess, C.E. Junkermeier, et al. // Nano Letters. – 2010. – V. 10. – I. 8. – P. 3001-3005. DOI: 10.1021/nl101437p.
15. Belenkov, M.E. Structure of fluorographene and its polymorphous varieties / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // IOP Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – V. 1124. – I. 2. – Art. № 022010. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1124/2/022010.
16. Grishakov, K.S. Relative stabilities of various fully functionalized graphene polymorphs under mechanical strain and electric field / K.S. Grishakov, K.P. Katin, V.S. Prudkovskiy, M.M. Maslov // Applied Surface Science. – 2019. – V. 463. – P. 1051-1057. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.09.044.
17. Belenkov, M.E. Martensitic structural transformations of fluorographene polymorphic varieties / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // Materials Research Proceedings. – 2018. – V. 9. – P. 148-151. DOI: 10.21741/9781644900017-28.
18. Belenkov, M.E. Simulation of the structure and electronic properties of fluorographene polymorphs formed on the basis of 4–8 graphene / M.E. Belenkov, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – V. 537. – I. 2. – Art. № 022058. – 5 p. DOI: 10.1088/1757-899X/537/2/022058.
19. Беленков, М.Е. Кристаллическая и электронная структура 3–12 графена, функционализированного фтором / М.Е. Беленков, В.М. Чернов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – C. 406-413. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.406.
20. Беленков, М.Е. Структура и электронные свойства 4–6–12 графеновых слоев функционализированных фтором / М.Е. Беленков, В.М. Чернов // Письма о материалах. – 2020. – Т. 10. – № 3. – С. 254-259. DOI: 10.22226/2410-3535-2020-3-254-259.
21. Беленков, Е.А. Структура свиткообразных углеродных нанотрубок, полученных в результате гидротермального синтеза / Е.А. Беленков, Ф.К. Шабиев // Письма о материалах. – 2015. – Т. 5. – № 4. – С. 459-462 DOI: 10.22226/2410-3535-2015-4-459-462.
22. Koch, W. A chemist’s guide to density functional theory / W. Koch, M.C. Holthausen. – 2nd ed. – Weinheim – New York – Chichester – Brisbane – Singapore – Totonto: Wiley‐ VCH Verlag GmbH, 2001 – 313 p. DOI: 10.1002/3527600043.
23. Langreth, D.C. Beyond the local-density approximation in calculations of ground-state electronic properties / D.C. Langreth, M.J. Mehl // Physical Review B. – 1983. – V. 28. – I. 4. – P. 1809-1834. DOI: 10.1103/PhysRevB.28.1809.
24. Giannozzi, P. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials / P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, et al. // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2009 – V. 21. – № 39. – Art. № 395502. – 19 p. DOI: 10.1088/0953-8984/21/39/395502.
25. Ho, K.I. Fluorinated graphene as high performance dielectric materials and the applications for graphene nanoelectronics / K.I. Ho, C.H. Huang, J.H. Liao, et al. // Scientific Reports. – 2014. – V. 4. – Art. № 5893. – 7 p. DOI: 10.1038/srep05893.