氟化硼碳平面的第一性原理研究  

First principles study of fluorinated boron-carbon sheets

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作  者:徐雷[1] 戴振宏[1] 王森[1] 刘兵[1] 孙玉明[1] 王伟田[1] 

机构地区:[1]烟台大学光电信息科学技术学院,烟台264005

出  处:《物理学报》2014年第10期343-349,共7页Acta Physica Sinica

基  金:教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-09-0867)资助的课题~~

摘  要:基于第一性原理的理论计算,研究了不同氟化程度的BC3,BC5,BC7的稳定结构和电子特征,发现通过B原子替代C原子,F原子与平面结构的结合能力更强了,氟化的硼碳结构比氢化的硼碳结构更加稳定.研究发现:当只有C原子与F原子成键时,体系变成半导体,而当B原子与F原子成键时,即所有原子都与F原子成键,体系变成导体.通过不同程度的氟化,BC3发生半导体-金属的转变,BC5和BC7发生金属-半导体-金属的转变.理论分析表明,B原子的pz轨道对电学性质变化有较大影响.由于其丰富的电学特性,此类氟化硼碳平面在纳米电子器件领域中具有潜在应用,并且该结果对实验合成也有一定的指导意义.Based on the first principles, we investigate the structures and electronic properties of fluorinated BC3, BC5, and BCT. Through the fluorination of BC structure, boron-carbon sheets are more stable than the hydrogenation. The results show that the system becomes semiconductor only on condition that the boron atoms can be bonded with the carbon atoms, whereas, the whole system will become the conductor when all atoms participate in the bonding. With the variation of fluorination degrees, semiconductor-metal transitions appear in the BC3 compounds and metal- semiconductor-metal transitions appear in the BC5 and BC7 sheet. Theoretical analyses find that pz orbital of boron atoms plays an important role in the electronic transition. Because of the rich electronic properties, this kind of fluorinated boron-carbon compound will become potential nanoelectronic materials and our results can play a role in guiding experiments.

关 键 词:第一性原理 硼碳平面 电子性质 

分 类 号:O471[理学—半导体物理]

 

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