The response of mechanical and electronic properties of graphane to the elastic strain
基于第一性原理计算，我们提出了一种方法来揭示最近合成的单层烃，石墨烷的弹性性质。的面内刚度和泊松比的值被发现是小于那些石墨烯，其屈服应变在各种空位缺陷的存在下，也在高的环境温度下降低。我们还发现，带隙可以强烈修改所施加的应变在弹性范围内。
2010-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Systematic Study of Electronic Structure from Graphene to Graphane
虽然石墨烯是一种半金属，但最近合成的氢化石墨烯称为graphane，是一种绝缘体。我们在密度泛函理论的框架下研究了石墨烯氢化生成石墨烷的过程。通过对18种不同氢浓度下的电子结构的分析，我们发现了这种跃迁的一些新的特征。我们的研究结果表明，氢化有利于聚集的配置，导致形成紧凑的岛屿。电荷密度和电子局域化函数（ELF）的分析表明，随着氢覆盖率的增加，半金属转变为具有离域电荷密度的金属，然后转变为绝缘体。金属相在空间上是不均匀的，它包含由氢化碳原子形成的绝缘区域的岛和由相邻的裸碳原子形成的金属通道。事实证明，有可能对石墨烯片进行图案化以调整电子结构。例如，沿晶胞的对角线去除氢原子，在边缘产生扶手椅图案，产生1.4 eV的带隙。我们还表明，一个弱铁磁态存在，即使对于一个大的氢覆盖每当有一个子晶格的不平衡存在的奇数个氢原子。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tunable band gap of graphane nanoribbons under uniaxial elastic strain: a first-principles study
在这封信中，我们调查的扶手椅和锯齿形石墨烷纳米带的应变诱导带隙调制的基础上的第一性原理计算。在弹性范围内，带隙随单轴应变呈线性变化，其中石墨烷纳米带隙对压缩变形比拉伸变形更敏感。带隙变形主要来源于应变下石墨烷纳米带的价带边的位移。我们的研究结果暗示了石墨烯纳米带在压力传感器和光电子学应用中的巨大潜力。
2011-11-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of graphene fluoride and graphane
利用密度泛函理论研究了石墨烯和氟化石墨烯的不同化学计量构型。它们的结构和电子性质进行了比较，我们指出了各种配置之间的异同。发现石墨烷和氟化石墨烯之间的巨大差异是由氟原子上存在电荷引起的。一个新的配置，这是更稳定的比船的配置，预计氟化石墨烯。我们还进行GW计算两个石墨烯衍生物的电子带隙。这些带隙和计算的杨氏模量与现有的实验数据不一致。这可能表明实验样品含有大量缺陷或仅部分被H或F覆盖。
2010-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Graphane: a two-dimensional hydrocarbon
我们预测的第一性原理总能量计算的基础上，一个新的扩展的二维烃的稳定性。我们称之为石墨烷的化合物是一种完全饱和的烃，衍生自具有化学式CH的单个石墨烯片。所有碳原子都处于sp3杂化状态，形成六边形网络，并且氢原子以交替的方式与平面两侧的碳键合。石墨烷被预测是稳定的，具有与其他烃如苯、环己烷和聚乙烯相当的结合能。我们讨论了合成石墨烷的可能途径以及作为储氢材料和二维电子学的潜在应用。
2006-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Optical spin injection in graphane and fluorographene
Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas（恰帕斯艺术与科学大学）；Instituto de Investigación e Innovación en Energías Renovables（可再生能源研究与创新中心）；Centro Universitario de la Ciénega, Universidad de Guadalajara（瓜达拉哈拉大学锡内加大学中心）；Universidad Politécnica de Chiapas（恰帕斯理工大学）；Universidad Autónoma de Occidente (UAdeO)（西方自治大学）；Universidad Politécnica de Tapachula（塔帕丘拉理工大学）
利用密度泛函理论研究石墨烷和氟化石墨烯不同构型的光学自旋注入响应，发现氟化石墨烯之字形构型在带边和宽光子能量范围内实现98%的自旋极化电子，而其他构型仅在有限能量范围内达到83-100%的自旋极化。
2026-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Group-IV graphene- and graphane-like nanosheets
我们进行了第一性原理研究的结构和电子性质的第IV组（C，SiC，Si，Ge和Sn）石墨烯类片在平坦和屈曲配置和相应的氢化或氟化的石墨烯类的。对这些结构形成过程中的能量学分析表明，氟化类石墨烯片非常稳定，易于在实验室中合成。我们还研究了氢化或氢化对类石墨烯片性能的影响。这些石墨烷状片层中的原子间距离与相应的结晶片层一致，这一特性可能有助于这些片层集成到三维纳米器件中。
2012-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Doped graphane: a prototype high-Tc electron-phonon superconductor
我们通过第一性原理计算表明，p掺杂石墨烷是一种传统的超导体，其临界温度（Tc）高于液氮的沸点。碳原子间化学键的独特强度和由降维引起的费米能处的大电子态密度协同地将Tc推到90 K以上，并在光学声子色散中引起大的Kohn异常。由于最近报道了石墨烷的证据，并且相关材料如石墨烯、金刚石和碳纳米结构的掺杂已经很好地建立，超导石墨烷可能是可行的。
2010-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First-principles investigation of bilayer fluorographene
采用密度泛函理论中的\textit{Ab initio}方法研究了双层氟化石墨烯的稳定性和电子性质.一个比较是以前研究的石墨烷，双层石墨烷，和氟石墨烯。发现双层含氟石墨烯是比双层石墨烷稳定得多的材料。其电子能带结构与单层氟石墨烯相似，但其电子带隙明显更大（约1 eV）。我们还计算了氟石墨烯和双层氟石墨烯的$Γ$点附近的有效质量，发现它们是各向同性的，与早期的报道相反。此外，发现双层含氟石墨烯几乎与石墨烯一样强，因为其2D杨氏模量约为300 $\mathrm{N} \mathrm{m}^{-1}$。
2013-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Me-graphane: tailoring the structural and electronic properties of Me-graphene by hydrogenation
石墨烯基材料是一类具有广泛应用前景的材料。在这项工作中，我们应用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算和全原子反应分子动力学（MD）模拟研究氢化在Me-石墨烯，一个非零带隙GBM组成的$sp^2$和$sp^3$ -杂化碳的结构和电子效应。我们的DFT结果表明，通过氢化，Me-石墨烯的电子性质的实质性调谐，在GGA-PBE方法中，带隙从$0.64$ eV变化到$2.81$ eV，通过金属基态和取决于氢覆盖的较窄带隙状态。结构性质和结合能的分析表明，氢化Me-石墨烯具有强而稳定的\ce{C-H}键，所有碳原子均处于$sp^3$杂化状态，形成了类似于船的有利构象。我们的分子动力学模拟表明，氢化的Me-石墨烯是温度依赖性的，和共价吸附倾向于增长的岛屿。这些模拟还表明，最有利的网站，我们的DFT计算预测，作为广泛的氢化的触发吸附。
2020-12-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Stacking and band structure of van der Waals bonded graphane multilayers
我们使用密度泛函理论和范德华密度泛函（vdw DF）方法来确定双层和散装石墨烷的结合分离，并研究电子能带结构的变化，所产生的多层形成。计算的结合分离（质心平面之间的距离）和结合能在双层（本体）中为4.5-5.0 MeV（4.5-4.8 MeV）和75-102 MeV/cell（93-127 MeV/cell），这取决于vdW-DF版本的选择。我们得到了相应的能带图使用普通的广义梯度近似计算的几何形状指定我们的vdW-DF结果，从而探测vdW力对电子行为的间接影响。我们发现显着的带隙修改高达-1.2 eV（+4.0 eV）的布里渊区的各个区域，产生的双层（散装）的形成。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Polylithiated (OLi2) functionalized graphane as a potential hydrogen storage material
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了聚锂分子（OLi 2）功能化石墨烷（CH）的储氢量、稳定性、成键机理和电子结构.分子动力学（MD）证实了OLi 2的稳定性，Bader电荷分析描述了OLi 2与CH的成键机制，发现OLi 2在CH片上的结合能足够大，可以保证其均匀分布而不发生聚集.已经发现，每个OLi2单元可以吸附多达6个H2分子，导致12.90重量%的存储容量，其中吸附能在实际H2存储应用的范围内。
2012-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Bulk graphanes synthesized from benzene and pyridine
我们报道了几个毫米大小的块状石墨烯样品的高压高温合成，其组成为C-H（D）来自苯和石墨烯衍生物C-H-N $_{0.2}$来自吡啶。新材料的X射线衍射、透射电子显微镜和红外光谱揭示了sp3键合的石墨烷晶格（3-循环-4-步骤，具有Pbca空间群和参数a = 9.5-9.8，b = 8.9-9.1，c = 17.1-17.3 $Å$的正交结构）的相对大（几纳米大小）的晶粒。样品中的主要氢基团是通过脂肪键连接的C-H基团。在常压下合成的石墨烯在高达500 ℃下是稳定的。CH样品的宏观密度为1.5-1.57 g cm $^{-3} $，折射率为1.78-1.80。具有高结晶度的样品的吸收光谱在2.8 eV处表现出弱吸收最大值，这是黄橙色的原因，在4 eV处表现出大吸收最大值，并且在5.2 eV处表现出与光学带隙宽度相关的吸收边。所制造的样品的体积模量（30-37 GPa）和剪切模量（15-18 GPa）以及它们的硬度（1-1.5 GPa）是多晶石墨的相应值的约两倍高。金属有机配合物在苯和吡啶中的溶液使得有可能获得掺杂的石墨烯，其可以具有非凡的电子输运和磁性。
2016-08-25 cond-mat.mtrl-sci
BO-graphane and BO-diamane
Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院）；IBS-CMCM（韩国基础科学研究所碳材料创新中心）；Department of Chemistry, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院化学系）；OLA Battery Innovation Center, OLA Cell Technologies（奥拉电池创新中心，奥拉电池技术公司）；Department of Materials Science and Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院材料科学与工程系）；School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院能源与化学工程学院）
本研究通过DFT计算发现硼氧吸附在石墨烯上可形成BO-graphane和BO-diamane两种二维材料，二者兼具高杨氏模量、宽间接带隙、高热稳定性与高热导率，有望用于热管理领域。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Strong 1D localization and highly anisotropic electron-hole masses in heavy-halogen functionalized graphenes
虽然石墨烯的卤化为构建化学和物理上多样化的系统提供了一条迷人的途径，但它们在光化学中的应用却受到了通常过大的光学间隙的阻碍。本文研究了部分溴化和氯化对石墨烯和含氟石墨烯的结构和光电性能的影响。我们发现溴化和氯化的氟石墨烯衍生物与石墨烯一样稳定，即使在高温下也很可能耐用。系统的能带结构的详细调查揭示了显着的一维本地化的载流子，以及强烈的电子-空穴不对称的有效质量。最后，使用$G_0W_0$和BSE，我们研究了上述材料的光学吸收光谱，其第一个吸收峰被示出为接近光伏应用的最佳峰位置（$\approx 1.5$ eV）。
2016-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Band gaps and structural properties of graphene halides and their derivates: A hybrid functional study with localized orbital basis sets
石墨烷和化学计量卤代石墨烯衍生物电子结构的密度泛函计算（氟代石墨烯和其他类似的石墨烯卤化物）显示（i）局域轨道基组可以成功和有效地用于这样的2D材料;（ii）几个泛函预测石墨烷的带隙大于氟代石墨烯的带隙，而HSE 06给出相反的趋势;（iv）石墨烯的零带隙通过氢化和卤化打开并且强烈地取决于混合石墨烯卤化物的化学组成;（V）石墨烯卤化物的稳定性随着卤素原子尺寸的增加而急剧降低-氟代石墨烯是稳定的，而石墨烯碘化物自发地分解。在带隙和稳定性方面，C2FBr和C2 HBr衍生物似乎是有前途的材料，例如，对于（光）电子应用，因为它们的带隙类似于常规半导体的带隙，并且预期它们在环境条件下是稳定的。结果表明，其它含氟化合物（CaHbFc和CaFbYc，Y = Cl，Br，I）是稳定的绝缘体。
2012-09-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic and Structural Analysis of a Stable Hydrogenated BN sheet (BHNH): A First Principles Based Approach
从第一性原理密度泛函计算，我们研究了一个稳定的氢化BN片的结构和电子性质，具有公式单元BHNH。在优化的BHNH结构中，H原子稳定在B和N位上，以特定的周期性方式在BN平面的两侧交替，产生不同的BHNH构象，即椅子，船和双。椅型和船型构象类似于石墨烷（CH）的结构。我们提出了一个新的构象，所谓的'双'构象，原来是最稳定的，虽然轻微相对于船构象。所有这些BHNH构象都是绝缘体，带隙在~ 3.0 eV至4.5 eV之间变化。
2010-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Emerging Two-dimensional Materials: graphene and its other structural analogues
自2004年左右发现以来，石墨烯的研究可能是材料科学中最大和发展最快的研究领域，因为它具有奇异的机械，热，电子，光学和化学性质。石墨烯的研究也导致了在探索二维（2D）系统领域的进一步研究。例如，许多其他2D晶体（不基于碳，例如，硼氮烯、硅酮、石墨烷等）近年来已经被合成或理论预测。此外，理论研究已经预测了Ge、SiC、GeC、AlN、GAN等其他2D六方晶体的可能性。这些2D材料的性质与它们的体相非常不同。我们将介绍石墨烯类2D系统的一般奇异特性，然后是其中一些系统的结构和电子特性的计算结果。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton band structure in two-dimensional materials
低维材料在许多方面不同于它们的大块对应物。特别地，库仑相互作用的屏蔽被强烈地减少，这可以具有重要的后果，例如激子结合能的显著增加。在大块材料中，结合能被用作光谱中区分不同种类激子的指标，但这在低维材料中是不可能的，其中结合能很大，并且对于非常不同的局域化激子的大小是相当的。在这里，我们证明了激子能带结构，这可以通过实验来访问，而不是提供了一个强大的方法来识别激子字符。通过比较石墨烷和单层六方氮化硼的多体Bethe-Salpeter方程的从头算解，我们绘制了二维材料中激子色散的一般图像，突出了交换电子-空穴相互作用和电子能带结构所起的不同作用。我们的解释证实了磷烯的预测。
2015-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ground state configuration of hydrogenated Biphenylene sheet: structure, stabilities, electronic and mechanical properties from first-principles calculations
基于第一性原理计算，氢化联苯片（Science，372，852，2021）的基态构型（Cmma-CH）从由RG 2代码（Phys.Rev.B.，97，014104，2018）。Cmma-CH在其晶胞中含有四个苯分子，并且由于其Cmma对称性，它们都是不等价的。Cmma-CH中的氢原子与每个苯环中的碳原子以船状（boat-1：DDUDDU）上/下序列和相邻苯环中的反向boat-1（UUDUUD）序列键合。它在能量上比先前提出的氢化石墨烯的同素异形体（椅子、三轮车、螺旋桨、船-1、船-2和扭曲船）更不稳定，但其来自氢化联苯片的形成能显著低于用于将石墨烯氢化成石墨烷的那些。我们的研究结果证实，Cmma-CH是机械和动力学稳定的二维烃相，这是有望通过氢化合成的联苯片实验实现。HSE 06基能带结构表明Cmma-CH是一种间接带隙绝缘体，带隙为4.645 eV。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Unfolding optical transition weights of impurity materials for first-principles LCAO electronic structure calculations
将Kubo-Greenwood公式与展开方法相结合，建立了一种分析光学跃迁的方法，构造了一个具有光学跃迁权重的展开电子能带结构，从而研究了杂质、空位和结构畸变等缺陷对光学跃迁的影响.基于Kubo-Greenwood公式，我们首先基于使用原子轨道的线性组合的第一性原理电子结构计算来计算频率依赖的光学电导率。利用原子轨道基组，在对所有$k$点和带求和之前，可以将频率相关的光学电导率追溯到它们的各个分量。结果，材料的光学跃迁权重可以放在展开的电子能带结构上，以显示在不同的$k$点和带处的贡献。这种方法特别适用于研究由于材料中杂质的存在而导致的光学跃迁中对称性破缺的影响。作为示范，在电子能带结构中示出了单层Si掺杂石墨烯的分解的光学跃迁权重。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of graphene's properties by reversible hydrogenation
石墨烯--一个单层的碳原子密集地堆积成六边形晶格--具有最强的原子键之一，可以被视为一个坚固的原子级支架，其他化学物质可以附着在上面而不会破坏它。石墨烯是一个巨大的扁平分子，可以进行化学改变，这一观点得到了所谓的氧化石墨烯的观察的支持，也就是被羟基和其他基团密集覆盖的石墨烯。不幸的是，氧化石墨烯是强烈无序的，导电性差，难以还原到原始状态。尽管如此，人们可以想象原子或分子以严格的周期性方式附着在原子支架上，这应该会导致不同的电子结构，本质上是不同的晶体材料。一个假设的例子是石墨烷，一种宽禁带半导体，其中氢键合到石墨烯的每个碳位点。在这里，我们表明，通过将石墨烯暴露于原子氢，有可能将这种高导电半金属转化为绝缘体。透射电子显微镜显示，该材料保留了六方晶格，但其周期明显短于石墨烯，为新的石墨烯衍生物提供了直接证据。发现与氢的反应是可逆的，退火可以恢复原来的金属态和晶格间距，甚至恢复量子霍尔效应。我们的工作证明了石墨烯化学改性的概念，这保证了一系列具有设计的电子和其他性质的新二维晶体。
2008-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical spectra in a diluted magnetic semiconductor multilayer
利用相干势近似和紧束缚模型研究了顺磁温度下半导体合金多层膜中磁性杂质随浓度$x$的随机分布效应。计算了磁性离子上载流子自旋和局域自旋矩之间的弱交换作用和强交换作用下电子态和光吸收谱随$x$的变化。我们发现，由于量子尺寸效应，态密度和光吸收具有很强的层依赖性。由于磁性离子的自旋涨落使电子光谱和光学光谱展宽，在强交换作用的情况下，两个光谱中都出现了能隙。此外，内层在系统的光吸收中显示出更高的贡献。研究结果对磁光器件在顺磁温度下的应用有一定的参考价值。
2012-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of beryllium chalcogenides/silicon heterostructures
我们用半经验$sp^{3}s^{*}$紧束缚方法计算了Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$异质结的电子和光学性质。紧束缚参数和能带弯曲的BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$被认为是通过最近的高度失配的半导体合金模型。能带弯曲和导带偏移的测量导致Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$的II型异质结构，导带最小值在Si层中，价带最大值在BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$层中。研究了不同（Si）$_{2})_{n }$ /（BeSe）$_{0.41}$ Te $_{0.59})_{m}$ [001]超晶格的电子结构和光学性质。在体硅的带隙内发现了两个界面态带。我们的计算表明，光学边缘低于体硅的基本带隙和过渡是光学允许的。
2006-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Modulation of Electronic and Optical Properties in GaN Bilayers by Interlayer Sliding
本研究基于第一性原理计算，系统分析了GaN双层结构在层间滑移过程中的电子能带与光吸收谱的动态演化，为纳米光电器件的性质调控提供了重要见解。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical, and thermodynamic properties of borophene from first-principle calculations
二维硼片（boron sheet）是近年来在单晶Ag衬底上成功生长的一种新型二维材料。本文通过第一性原理计算研究了硼化物的电子结构和成键特性。硼化物的能带结构显示出高度各向异性的金属行为。所获得的硼化物的光学性质也表现出很强的各向异性。硼化物的高光学透明度和高导电性的组合使其成为未来设计用于光致发光的透明导体的有希望的候选者。最后，基于声子性质研究了体系的热力学性质。
2016-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principle calculations of phononic, electronic and optical properties of monolayer arsenene and antimonene allotropes
最近，在三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_3$和Sb $_2$ Te $_3$上成功地生长了一种稳定的单层锑，其具有弯曲的蜂窝结构，称为锑烯，显示出半导体性质。通过第一性原理计算，系统地研究了单层砷烯/锑烯同素异形体$α-$和$β-$的声子、电子和光学性质.通过考虑声子色散，我们研究了这四种材料的动力学稳定性。计算结果表明，单层$α-$ As/Sb具有直接带隙，单层$β-$ As/Sb具有间接带隙，$α-$ Sb具有明显的吸收，可作为一种宽饱和吸收体.
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning of the electronic and optical properties of single layer black phosphorus by strain
利用第一性原理计算，我们发现单层黑磷（BP）的电子和光学性质强烈地依赖于外加应变。由于BP的原子结构具有很强的各向异性，其电导率和光学响应对外加应变的大小和方向都很敏感。我们发现，包括许多机构的影响是必不可少的单层BP的电子性质的正确描述，例如，而无应变BP的电子间隙被发现是0.90 eV通过使用半局部泛函，它成为2.31 eV时，考虑到多体效应内的G 0 W 0计划。施加的拉伸应变被证明显着增强电子输运沿锯齿形方向的BP。此外，双轴应变能够将单层BP的光学带隙从0.38eV（在-8%应变下）调谐到2.07eV（在5.5%应变下）。激子结合能对施加的应变的大小也很敏感。发现对于-8%的压缩双轴应变，其为0.40 eV，并且对于4%的拉伸应变，其变为0.83 eV。我们的计算表明，BP的光学响应可以显着调整使用应变工程，这似乎是一个很有前途的方式来设计新的光伏器件，捕捉广泛的太阳光谱。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical, vibrational and thermodynamic properties of phaBN structure: a first principles study
2015年，一种新的二维（2D）碳同素异形体，称为phagraphene，被理论上提出。基于这种结构，我们在这里提出了一种新的氮化硼结构称为phaBN。它由三种类型的环组成：五边形，六边形和七边形。我们采用密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理计算研究了phaBN的电子、光学、振动和热力学性质。我们的计算显示，phaBN具有2.739 eV的能隙，这几乎是六方氮化硼（h-BN）的能隙的一半，因此是半导体材料。通过光学、振动和热力学性质，可以分别观察到吸收区间、结构的稳定性及其形成过程。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical and thermal properties of highly stretchable 2D carbon Ene-yne graphyne
近年来，一种新型的碳基二维（2D）材料，即所谓的“碳烯炔”（CEY）被成功合成。在这项工作中，我们研究这种新型材料的电子，光学和热性能。我们通过密度泛函理论（DFT）计算研究了CEY的伸缩性。利用PBE和HSE 06泛函，以及G $_0$ W $_0$方法和Bethe-Salpeter方程，系统地研究了二维CEY的电子和光学性质.特别是，我们研究了单轴和双轴应变下的带隙和光学性质的变化。从头算分子动力学模拟证实了CEY在1500 K的温度下是稳定的。利用非平衡分子动力学模拟，预测CEY的热导率是各向异性的，比石墨烯的热导率小三个数量级。我们发现，在可见光范围内，高应变水平下的光学电导率大于石墨烯。这种光学电导率的增强可以允许CEY用于光电池。此外，CEY显示出对于x-和y-偏振光的各向异性光学响应，其可以适合作为光学线性偏振器。本调查提供的全面的洞察力应该作为一个指南，可能的应用CEY在纳米器件。
2017-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent electronic transport through graphene constrictions: sub-wavelength regime and optical analogies
石墨烯的二维性质与今天的光刻相结合，可以实现比狄拉克电子波长更小的纳米电子器件。在这里，我们表明，在这些石墨烯亚波长纳米器件的电子量子输运性质提出了深刻的类比与经典现象的亚波长光学。通过引入电子衍射势垒的概念来表示收缩效应，我们可以很容易地描述丰富的纳米器件中丰富的输运物理：从石墨烯狭缝中的Bethe和Kirchhoff衍射，到纳米带中的Fabry-Perot干涉振荡。同样的概念也适用于石墨烯量子点，并为这些系统的最新实验提供了新的启示。
2008-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nearly Free Electron States in MXenes
利用第一性原理计算，我们研究了二维过渡金属碳化物和氮化物，即所谓的MXene，功能化F，O和OH的电子结构。我们的投影能带结构和电子局域化函数分析揭示了各种MXene中存在近自由电子（NFE）态。NFE态在空间上正好位于MXene的原子结构之外，并且平行于表面延伸。此外，我们发现，OH封端的MXene提供的NFE态的能量接近费米能级。特别地，在一些OH-封端的MXene（例如Ti 2C（OH）2、Zr 2C（OH）2、Zr 2N（OH）2、Hf 2C（OH）2、Hf 2N（OH）2、Nb 2C（OH）2和Ta 2C（OH）2）中的NFE态被部分占据。这与石墨烯、石墨烷和MoS 2形成了鲜明的对比，在这些材料中，它们的NFE态位于费米能级之上，因此它们是未被占据的。作为这类系统的原型，我们研究了Hf_2C（OH）_2的电子输运性质，发现Hf_2C（OH）_2中的NFE态为电子输运提供了几乎完美的传输通道，而没有核散射.我们的研究结果表明，这些系统可能会在纳米电子器件中找到应用。我们的发现为MXene独特的电子能带结构提供了新的见解。
2016-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of InAs(110)
用半经验紧束缚方法研究了解理InAs（110）表面的电子和光学性质。我们描述和讨论的表面电子态的电子特性，我们比较与其他理论方法，并与实验观察。我们计算了表面电子能带结构和反射各向异性谱，并从表面电子态和原子结构两个方面进行了描述和讨论。
2003-10-10 cond-mat.mtrl-sci
An effective model for the electronic and optical properties of stanene
最近已经证明了几种在其组成中含有重原子的2D材料的存在。这些材料的电子和光学性质可以用数值密集的密度泛函理论方法精确计算。然而，人们希望有简单有效的模型，可以准确地描述这些性能在低能量。在这里，我们提出了一个有效的模型，锡烯是可靠的光子能量高达1.1 eV的电子和光学性质。对于这种材料，我们发现，一个二次模型相对于晶格动量是最适合的计算的基础上的能带结构，即使相对于带弯曲。我们还发现，分裂两个自旋-z子扇区是一个很好的近似，这表明晶格屈曲可以忽略在计算的基础上的能带结构。通过计算锡烯中载流子和自旋密度的线性光学注入率，说明了该模型的适用性。我们的计算表明，入射的圆偏振光场只激发电子的自旋匹配其螺旋度。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin-resolved Visible Optical Spectra and Electronic Characteristics of Defect-mediated Hexagonal Boron Nitride Monolayer
缺陷介导的六方氮化硼（hBN）超晶胞具有可见光谱和电子特性。hBN超晶胞中的缺陷包括原子空位、反位、反位空位以及外来原子对硼或氮的取代。具有VB、CB和NB-VN的hBN超晶胞具有跨费米能级的高电子态密度，这表明高导电电子特性。含原子空位、反位空位、杂质原子取代硼或氮等缺陷的hBN具有明显的自旋分辨光学和电子学特性，而含硼和氮反位缺陷的hBN不具有自旋分辨光学特性。带正电荷缺陷的hBN在较长的光谱区域具有主导的光学和电子特性。
2019-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling and crystal-field splitting in the electronic and optical properties of nitride quantum dots with a wurtzite crystal structure
本文提出了一个计算纤锌矿半导体量子点电子和光学性质的$sp^3$紧束缚模型。紧束缚模型考虑了应变、压电性、自旋轨道耦合和晶场分裂。激子吸收光谱的计算使用组态相互作用计划。我们研究了InN/GAN量子点的电子和光学性质及其对结构特性、晶场分裂和自旋轨道耦合的依赖性。
2008-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Comment on A Dirac-semimetal two-dimensional BeN4: Thickness-dependent electronic and optical properties [Appl. Phys. Lett. 118, 203103 (2021)]
最近，Bykov及其同事报道了BeN 4层状结构的成功合成。在实验报告之后，Bafekry和同事发表了他们关于BeN 4单层的稳定性，电子，光学和弹性常数的第一原理结果。在上述工作中，作者提出了许多错误的主张，并报告了错误的结果。
2021-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and optical properties of Graphene Monoxide
基于密度泛函理论，首次对一氧化石墨烯这一新型半导体材料的电子和光学性质进行了理论研究。电子计算表明，带隙为0.952 eV，这表明一氧化石墨烯是直接带隙半导体。给出了一氧化石墨烯的态密度以及C和O的分态密度，以了解电子结构。此外，我们还计算了一氧化石墨烯的光学性质，包括复介电函数、吸收系数、复折射率、损耗函数、反射率和电导率。这些结果为在光电子器件中的潜在应用提供了物理基础。
2012-09-04 cond-mat.mtrl-sci
First principles studies of the structural, electronic and optical properties of LiInSe2 and LiInTe2 chalcopyrite crystals
采用第一性原理计算，对黄铜矿族化合物中的两个代表性化合物LiInSe 2和LiInTe 2的结构、电子和光学性质进行了详细的计算.这两种材料被证明是直接带隙半导体。电子性质的分析表明，如果Se被Te取代，共价度增加。两种晶体的光学性质的计算允许得到作为波长的函数的折射率的可靠近似。所有的计算结果与现有的实验数据进行了比较，良好的协议被证明。
2014-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Electronic and Optical Properties of Two-Dimensional Diboron-Porphyrin by Strain Engineering: A Density Functional Theory Investigation
本研究通过密度泛函理论模拟发现，二维二硼卟啉的电子性质可通过应变方向调控（从半导体到金属），且其光学活性覆盖红外至紫外区域，并同样受应变调制，展现出电-光-机械应用潜力。
2024-05-26 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of optical and tunable electronic properties of crystalline Li2TeO3
采用密度泛函理论（DFT）实现的SIESTA软件，对碲酸盐玻璃Li2TeO3晶体的光学和电学性质进行了研究.材料具有单斜对称结构，材料的单元或原胞在各个方向上都是周期性的，这是研究材料性质的一个重要方面。电子结构表明，它是一种宽禁带半导体，在电场作用下，其性质向金属性转变。这种可调特性可用于电子学的各个领域。研究的光学性质表明，Li2TeO3可以作为空穴传输材料（HTM）用于开发高效的钙钛矿太阳能电池，包括其他应用，以及有前途的材料。
2020-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Optical and electronic properties in amorphous BaSnO3 thin films
宽禁带钙钛矿型锡酸盐由于其无与伦比的室温电子迁移率而在新兴的全氧化物透明电子器件中受到关注。考虑到非晶材料在与非半导体平台集成方面的优势，本文报道了典型的锡酸盐--非晶锡酸钡（BaSnO 3）薄膜的光学和电学性质。随着退火温度的升高，非晶BaSnO 3薄膜中的缺陷能级得到抑制，但仍保持非晶状态。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
A DFT Study of the Electronic, Optical, and Mechanical Properties of a Recently Synthesized Monolayer Fullerene Network
最近合成了紧密堆积的准六方和准四方晶相的C $_{60}$分子（命名为qHPC $_{60}$）。在这里，我们使用DFT模拟研究的电子，光学和机械性能的qHPC $_{60}$单层。qHPC $_{60}$具有适度的直接电子带隙，具有各向异性的机械性能。它们的弹性模量在50和62 GPa之间。光学性质的结果表明，qHPC $_{60}$可以充当光子能量直到5.5 eV的UV收集器，因为它们呈现出低反射率和大于1的折射率。估计的光学带隙（1.5-1.6 eV）与实验值（1.6 eV）非常吻合。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci
$Ab$-$initio$ electronic structure, optical and magneto-optical properties of $MnGaAs$ digital ferromagnetic heterostructures
我们报告的电子，光学和磁光特性的数字铁磁异质结构的基础上$Mn$ $δ$ -掺杂$GaAs$的理论研究。我们认为不同的结构对应于$Mn$内容范围内12-50\%，我们研究了如何系统的变化作为掺杂浓度的函数。我们的第一性原理方法包括自旋-轨道相互作用在一个完全相对论性的赝势方案和局域场效应的光吸收的描述。结果表明，$Mn$ $δ$掺杂的$GaAs$与均匀掺杂的$Ga_{1-x}Mn_xAs$体系具有许多共同的性质，即半金属度、相似的吸收光谱和在可见光区中等的克尔旋转角.
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Self-Energy and Excitonic Effects in the Electronic and Optical Properties of TiO2 Crystalline Phases
本文采用密度泛函理论和多体微扰理论相结合的方法，对TiO 2金红石相和金红石相的电子和光学性质进行了统一的从头算研究。交换相关的一致处理，包括许多机构的一个粒子和两个粒子的影响，在自能和电子-空穴相互作用，产生了高质量的电子和光学性质的描述，给出了一些数量，第一个可用的估计这种化合物。特别是，我们给出了一个定量的，直接的电子和直接的光学间隙的评价，澄清他们的作用相对于以前的各种实验技术获得的值。我们得到一个描述的电子间隙和光谱，是与实验相一致的，分析不同的贡献的实验光学间隙的作用，并将它们与我们的计算中使用的理论水平。我们还展示了激子在两个晶相中的空间性质，突出了不同光学跃迁的局域化特征。本文的目的是了解和牢固地建立电光体属性，到目前为止尚未澄清，这种材料的基本和技术利益的绿色能源应用。
2010-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Study of electronic and optical properties of Si$_{1-x}$Ge$_x$O$_2$ with i phase structure to find high-k
本研究利用全势线性缀加平面波加局域轨道方法计算了平衡与非平衡条件下Si$_{1-x}$Ge$_x$O$_2$的电子和光学性质，发现该化合物可用作电子器件中的高K材料。
2023-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of Cadmium fluoride: the role of many-body effects
采用基于密度泛函理论和多体微扰理论的最新技术，计算了$CdF_{2}$的电子激发态和紫外光谱。Hedin提出的GW方案用于电子自能计算单粒子激发的能带和态密度。对于光学性质的多体效应，在Bethe-Salpeter方程框架内处理，是至关重要的。一个束缚激子位于约1 eV以下的准粒子间隙的预测。在本方案的光学吸收光谱和其他光学功能显示出良好的协议与实验数据。此外，我们测试了不同的方案，以获得最佳的协议与实验数据。在这几种方案中，我们提出了一个自洽的准粒子能量方案。
2013-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Optical Properties of the Lonsdaleite Phase of Si, Ge and diamond
晶体半导体可以以不同的多型相存在，具有显著不同的电子和光学性质。本文计算了金刚石、硅和锗在六方金刚石相中的电子结构和光学性质。我们使用的是基于可转移模型势的经验赝势方法，包括自旋-轨道相互作用。我们得到的能带结构，态密度和复介电函数计算的偶极子近似光偏振垂直和平行于晶体的c轴。我们发现强偏振相关的光学各向异性。给出了色散关系的简单解析表达式。我们发现，在lonsdaleite相，金刚石和Si仍然是间接带隙半导体，而Ge被转化为直接带隙半导体具有显着较小的带隙。
2012-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic and optical properties of potential solar absorber Cu3PSe4
本文从理论上研究了半导体Cu_3PSe_4的电子和光学性质。我们还报道了Cu 3 PSe 4和Cu 3 PS4的漫反射光谱测量结果，表明前者的带隙为1.40 eV。混合泛函计算与此值吻合得很好，并揭示了带隙是直接的。计算结果表明，在可见光区，它的吸收光谱与GaAs相似，当λ < 630 nm时，α > 5 × 10^4 cm^-1。我们得出结论，Cu 3 PSe 4的光学性质在光伏太阳能吸收材料的期望范围内。
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Roles of band gap and Kane electronic dispersion in the THz-frequency nonlinear optical response in HgCdTe
本文研究了HgCdTe在太赫兹频段的非线性光学响应，揭示了带隙、载流子浓度和Kane电子色散如何共同决定其非线性行为，并发现低温下齐纳隧穿主导响应而室温下准弹道电子动力学驱动最强非线性相互作用。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, magnetism, and optical properties of orthorhombic GdFeO3 from first principles
正交晶系的GdFeO $_3$由于其磁结构类似于众所周知的BiFeO $_3$材料，近年来引起了人们的广泛关注。我们研究了正交晶系GdFeO $_3$的电子结构，磁性和光学性质的密度泛函理论计算。采用改进的Becke-Johnson（mBJ）交换势对电子结构进行了描述。计算结果表明，正交晶系GdFeO $_3$的G型反铁磁（Fe自旋的G-AFM有序）相是稳定的.与mBJ计算的半导体带隙，大大大于与GGA，是在最近的实验值很好的协议。此外，我们还研究了自旋轨道耦合对电子结构的影响，并用mBJ计算了复介电函数和光子能量的光学函数。磁交换相互作用也进行了研究，这给出了接近实验观察到的Neel温度。为了支持我们的结果，我们研究了菱面体（R3 c）BiFeO $_3$与mBJ的电子结构的比较。这些导致一个令人满意的理论理解的电子结构，磁性和正交晶系GdFeO $_3$的光学性质，并可以帮助阐明其他类似材料的电子结构和光学性质。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Optical Properties of Functionalized GaN (10-10) Surfaces using Hybrid-Density Functionals
小分子配体在半导体表面的吸附是一种可能的途径来修饰这些表面，使得它们可以用于生物传感和光电子器件。在这项工作中，我们进行密度泛函理论计算的电子和光学性质的GAN-（10 $\bar1$ 0）表面的小配体。从研究的锚基团，我们表明，巯基引入状态的GAN带隙。然而，这些状态不是光学活性的，至少对于这些完美的表面。这意味着需要考虑更真实的表面，以表明表面改性如何增强GAN非极性表面的光学特性。
2018-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of FeSe2 polymorphs: solar cell absorber
采用密度泛函理论和范数守恒赝势方法研究了半导体FeSe 2多晶型体（白铁矿和黄铁矿）的电子和光学性质. FeSe 2的白铁矿和黄铁矿的间接带隙分别为0.86 eV和0.67 eV。这些材料在很宽的光谱范围内都有很高的吸收系数，表明它们可以作为太阳能电池的吸收体。白铁矿FeSe 2被发现是光学各向异性，而黄铁矿是各向同性的。Mulliken键群体分析显示两种多晶型物的键合的混合离子-共价性质。同时计算了电子和空穴的有效质量，这进一步增强了FeSe 2的半导体性质
2013-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and optical properties of tetrahedral $Si_xGe_{47-x}:H_{60}$ nanocrystals: A Density Functional study
通过密度泛函理论（DFT）计算，研究了混合SiGe：H量子点的结构、内聚、电子和光学性质，并对具有代表性的$Si_xGe_{47-x}:H_{60}$形式的中等尺寸纳米颗粒进行了研究。计算是在Becke，Lee，Parr和Yang的混合非局域交换相关泛函（B3 LYP）框架下进行的。除了基态的DFT/B3 LYP值外，我们还基于含时DFT（TDDFT/B3 LYP）计算得到了自旋和对称性允许的最低电子跃迁的可靠结果。结果表明，光学带隙不仅取决于硅、锗和氢的相对浓度，还取决于硅和锗壳层相对于晶体表面的相对位置。这对于允许可能的电子和光学间隙工程的结构、内聚和电子性质也是如此。此外，它被发现的情况下，与纯Ge或Si核的纳米粒子，光学性能主要是由纳米粒子的Ge部分，而硅似乎作为钝化剂。
2007-10-01 cond-mat.mtrl-sci
