Comment on "Extended Halogen Bonding between Fully Fluorinated Aromatic Molecules: Kawai et al., ACS Nano, 2015, 9, 2574"
全氟芳香族分子之间的氟为中心的非共价相互作用的性质被重新审视。
2018-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Absence of stable atomic structure in fluorinated graphene
基于第一性原理计算的结果，我们证明了由氟原子的吸附引起的石墨烯片的显著变形导致形成亚稳态图案，对于该亚稳态图案，下一步骤的吸附在能量上是相当不利的。这些沿扶手椅方向取向的稳定图案的存在使得各种CFx结构的合成成为可能。非氟化石墨烯片的强扭曲与由C-F键的极性性质引起的掺杂的组合降低了迁移的能量成本和迁移势垒的能量，使得氟原子在石墨烯表面上的迁移以及氟化区域的形状的转变成为可能。随着氟含量的增加，迁移的能量成本降低，也导致单个氟吸附原子的数量增加，这可能是磁矩的来源。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Highly Fluorinated Graphene
我们给出了具有广泛变化的氟吸附的石墨烯的密度泛函计算结果。我们给出了一个系统的分析的吸附能，晶格常数，体积模量，带隙开口，和磁性。我们发现，一些不同的吸附几何形状和一系列的物理性质，可以发生每个吸附覆盖。我们发现这些系统从金属到半导体都有，并且带隙变化很大，并且发现了许多有趣的磁相，我们期望这些结构中的许多可能会出现在实际的材料系统中。此外，这里发现的属性列表可能有助于确定实验产生的氟化石墨烯。
2014-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Hydrogen Adsorption and Electronic Properties from Graphene to Fluorographone
通过氢和氟官能化石墨烯已被提出作为调节其反应性和电子性质的途径。然而，到目前为止，所提出的系统存在降解和有限的氢吸附能力。本研究结合基于密度泛函理论和反应分子动力学的第一性原理计算，分析了氟化和氢化单层石墨烯中氢吸附和电子性质的调控。我们的研究结果表明，氟吸附促进更强的碳$-$氢键。通过改变氟和氢的浓度，可以调整电荷密度转移和电子性质，如带隙和自旋分裂，增加它们对电子和自旋电子器件的潜在适用性。尽管氟不影响总H掺入，但$\textit{ab initio}$分子动力学结果表明，3%氟化石墨烯增加氢锚定，表明氢化和氟化石墨烯用于储氢和相关应用的潜力。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Water on Fluorinated Graphene
本文采用密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理方法研究了水单体在氟化石墨烯上的吸附。采用四种不同的方法来描述水和碳表面之间的相互作用：传统的广义梯度近似（GGA）下的DFT计算，以及三种类型的计算，分别使用半经验DFT-D2方法，原始的van der Waals密度泛函（vdW-DF）方法，和它的一个变体。与原始石墨烯上的吸附相比，水在氟化石墨烯上的吸附能显着增加，水分子偶极矩的取向发生显着变化。发现最稳定的构型位于与F键合的C原子的顶位正上方，水分子的偶极矩沿表面法线自发排列。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced band gap deformation of H/F passivated graphene and h-BN sheet
采用第一性原理密度泛函方法研究了氢化/氟化石墨烯和六方氮化硼片的应变诱导带隙变形。在谐波近似下，发现氢化系统的变形高于氟化系统。有趣的是，我们计算的氢化/氟化石墨烯和BN片的带隙变形是正的，而原始石墨烯和BN片的带隙变形被发现是负的。这是由于在原始片中最近邻π轨道之间的强烈重叠，这在钝化系统中是不存在的。我们还估计了这些材料在谐波单轴应变下的本征强度，并发现氟化和氢化石墨烯的面内刚度接近，但与氟化和氢化BN片相比，其幅度更大。
2011-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Are fluorinated BN nanotubes n-type semiconductors?
采用密度泛函方法研究了氟掺杂BN纳米管的结构和电子性质。结果表明，F原子优先取代N原子，导致BN层的实质性变化。然而，F替代掺杂导致没有浅杂质态。F原子在B位上的吸附比在N位上的吸附更稳定。吸附有F原子的BNNT是p型半导体，表明实验观察到的具有大电导率的F掺杂多壁BNNT中的电子导电可能是由于吸附的F原子所致的p型，而不是之前假设的n型。
2005-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Structural Phase Stability in Fluorinated Calcium Hydride
为了改善氢化钙的储氢性能，我们采用了氢化钙法对氢化钙的储氢性能进行了调控。采用基于密度泛函理论的从头计算方法，对CaH 2-xFx体系的结构稳定性、电子结构和化学键进行了研究.在掺氟量为18%的CaH_2溶液中，观察到了氟化体系从正交晶向立方晶的相变。相稳定性分析表明，CaH_2-xFx体系是高度稳定的，其稳定性与体系的离子性直接相关。态密度（DOS）图显示CaH_2-xFx体系是绝缘体。部分DOS和电荷密度分析的结论是，这些系统是由离子键。结果表明，离F近的H比离F远的H更容易被去除，这是由于H在成键相互作用中引起的反质子化。
2016-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Electron properties of fluorinated single-layer graphene transistors
我们使用氟化单层石墨烯薄片制作了晶体管结构，并研究了它们在不同温度下的电子特性。与原始石墨烯相比，氟化石墨烯在电中性区域具有非常大且强烈的温度依赖性电阻。我们发现，石墨烯的光谱中，电子输运发生通过本地化的电子状态的迁移率间隙创建。
2010-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically Resolved Imaging of Highly Ordered Alternating Fluorinated Graphene
石墨烯研究的最理想的目标之一是生产适合单层器件制造质量的有序2D化学衍生物。在这里，我们揭示，通过焦系列出口波重建，C2F椅子是一个稳定的石墨烯衍生物，并展示了原始的长程序仅限于功能化域的大小。在像差校正的透射电子显微镜中，在80 kV下获得石墨烯和通过与XeF 2反应形成的C2F椅的焦点系列图像。EWR图像显示，C2F椅中的单个碳原子和碳-氟对在至少150 nm^2的畴大小上严格交替，电子衍射表明有序畴>/= 0.16平方微米。我们的研究结果还表明，在一个有序的域，功能化只发生在一侧的理论预测。此外，我们表明，电子衍射提供了一种快速简便的方法，用于区分石墨烯，C2F椅子和完全氟化的化学计量的CF 2D相。
2014-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Fluorine-induced local magnetic moment in graphene: A hybrid DFT study
最近的实验证据表明，氟化石墨烯在F吸附原子周围产生局部磁矩，但这并没有得到半局域密度泛函理论（DFT）计算的支持，其中孤立的F吸附原子的吸附在石墨烯中不诱导磁矩。在这里，我们表明，这样一个不正确的预测的电子基态是由于半局域交换相关泛函固有的自相互作用的错误。通过对石墨烯上孤立F原子的混合密度泛函理论计算，不仅预言了F原子的自旋极化基态（自旋矩为1 bohr磁子），而且还预言了石墨烯晶格的二分性以及石墨烯态的诱导自旋极化所引起的长程自旋极化.这一结果为氟化石墨烯中局域磁矩的实验观测提供了支持。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Essential Properties of Fluorinated Graphene and Graphene Nanoribbons
采用第一性原理方法对二维石墨烯和一维石墨烯纳米带的氟化特性进行了系统的研究。C-C、F-C和F-F键中的重要化学键、有限尺寸量子限制和边缘结构的组合效应可以极大地改变几何结构、电子性质和磁性构型。通过详细的分析，从原子主导的能带、空间电荷分布和轨道投影态密度准确地确定了决定基本性质的临界轨道杂化。顶位F-C键与多轨道杂化作用形成不均匀的屈曲蜂窝晶格。存在C-、F-和（C，F）-主导能带。氟化石墨烯属于p型金属（有/没有铁磁自旋排列）或大间隙半导体（没有磁性），这取决于吸附原子的浓度和分布。特别是，具有扶手椅/锯齿形边缘的氟化石墨烯纳米带呈现出五种自旋相关性质，涵盖了非磁性和铁磁金属、非磁性半导体以及具有/不具有自旋分裂的反铁磁半导体。二维和一维系统中的各种带边态表现为丰富而独特的态密度结构。部分理论预测与实验测量相一致，其余的理论预测值得进一步研究。此外，氟化产生的不同性质清楚地表明了将详细讨论的各种应用中的高潜力，例如，电子和自旋电子纳米器件。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Fluorination Effects on the Structural Stability and Electronic Properties of sp3 Type Silicon Nanotubes
采用密度泛函理论研究了氟化sp3硅纳米管及其相应的硅纳米线沿不同晶向的结构和电子性质以及相对稳定性。发现结构稳定性随氟表面覆盖率线性增加，并且对于超过25%的覆盖率，预测管状结构比它们的线状对应物更稳定。完全氟化的系统的带隙低于其完全氢化的对应物的带隙，对于具有相对低的硅摩尔分数的系统，带隙最多为0.79 eV。随着硅摩尔分数的增加，这些差异似乎减小。对于混合氢化和氢化表面装饰方案，带隙通常位于完全氢化和完全氟化系统的值之间。此外，硅纳米管的带隙值被发现是更敏感的氟表面覆盖比硅纳米线。这些结果表明，表面功能化可用于控制窄的准一维硅纳米结构的稳定性，并开辟了化学剪裁其电子性质的道路。
2013-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Highly p-doped graphene obtained by fluorine intercalation
我们提出了一种通过在界面处插入一层氟来解耦生长在SiC（0001）上的外延石墨烯的方法。氟原子不进入与石墨烯的共价键，而是饱和衬底Si键。氟原子的这种配置引起了p \approx 4.5 \times 1013 cm-2的非常大的空穴密度，相当于费米能级在狄拉克点ED以上0.79 eV处的位置。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Structures of Fluorinated Graphenes and Their Signatures
最近的氟化石墨烯的合成引入了有趣的稳定的石墨烯衍生物。特别是，氟石墨烯（CF），即完全氟化的椅子构象，被发现显示关键的功能，如高机械强度，带电表面，局部磁矩由于空位缺陷和宽带隙迅速减少均匀应变。这些属性，以及结构参数和电子密度的状态被发现与氟覆盖范围的规模。然而，迄今为止报道的大多数实验数据既不为CF，也不为其他CnF结构符合从第一性原理计算获得的结果。在这项研究中，我们试图澄清分歧的来源。
2011-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Global Impact and Balancing Act: Deciphering the Effect of Fluorination on B1s Binding Energies in Fluorinated $h$-BN Nanosheets
本文通过第一性原理计算研究氟化六方氮化硼纳米片中氟原子对硼1s结合能的影响，揭示硼位与氮位氟化的竞争性红蓝移效应及浓度依赖规律，为理解氟化功能化机制提供关键见解。
2024-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Patterning Nanoroads and Quantum Dots on Fluorinated Graphene
使用从头算方法，我们已经研究了石墨烯的结晶，并发现，不同的化学计量相可以形成没有成核势垒，与完整的“2D-Teflon”CF相是热力学上最稳定的。氟化石墨烯是一种绝缘体，并且被证明是用于图案化原始石墨烯的纳米电极和量子点的完美基质-宿主。可以通过改变边缘取向和宽度来调节纳米颗粒的电子和磁性。量子点的最高占据和最低未占据分子轨道（HOMO-LUMO）之间的能隙是依赖于尺寸的，并且显示出典型的狄拉克费米子的限制。此外，我们研究了不同的基本覆盖的石墨烯（与化学计量CF和C $_{4}$ F）的带隙的影响，并显示这些材料的适用性主机石墨烯量子点具有独特的电子性能。
2011-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluorine absorption on single and bilayer graphene: Role of sublattice and layer decoupling
采用量子化学从头算方法研究了单层和双层石墨烯的量子化学行为。CF $_x$体系的稳定性不仅取决于F原子的覆盖度，还取决于F原子在C亚晶格中的位置.当F原子化学吸附到属于相同子晶格的C原子时，低覆盖率是优选的。否则，较大的F coverable更稳定（直到C $_4$ F）。两个碳亚晶格之间的电荷分布的差异解释了这一发现，证实了扩散势垒的分析。双层系统上的F的结合能也计算略小于单层和电子去耦时，观察到只有一个层暴露于氟。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Exchange interactions and frustrated magnetism in single-side hydrogenated and fluorinated graphene
采用海森堡模型，从第一性原理出发，分析了单面氢化（C $_2$ H）和氟化（C $_2$ F）石墨烯的磁性.我们预测了这两个系统的受抑基态，这意味着共线自旋结构的不稳定性，并揭示了在最近的实验中证明的缺陷石墨烯中没有常规的磁有序。此外，我们的研究结果表明，在低温下的高度相关的磁行为提供了自旋液体状态的可能性。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the electronic transport properties of graphene through functionalisation with fluorine
石墨烯的电子性质的工程化引发了人们对电子学和光电子学潜在应用的极大兴趣。在这里，我们展示了通过氟官能化来调节石墨烯单层和多层的电子输运性质的可能性。我们表明，通过调整氟含量不同的电子传输制度可以访问。对于单层样品，随着氟含量的增加，我们观察到电子输运从二维Mott变程跳跃到Efros-Shklovskii变程跳跃的转变。具有高浓度氟的多层氟化石墨烯显示二维Mott可变范围跳跃传输，而CF 0.28多层薄片具有0.25eV的带隙并显示热激活传输。我们的实验结果表明，控制石墨烯功能化程度的能力有助于设计石墨烯材料的不同电子特性。
2011-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modelling of epitaxial graphene functionalization
提出了一种新的石墨烯在碳化硅上外延生长的模型。通过氢、氟和苯基进行外延石墨烯功能化的密度泛函理论建模，其中氢和氟显示在高吸附原子浓度下团簇形成的高概率。还已经表明，氟吸附原子的簇化由于石墨烯的显著平坦变形而在形成中提供中间带隙状态。由于空间效应，使用较大物质（甲基和苯基）的外延石墨烯的官能化使得团簇形成不可能，并且导致具有能隙开口的均匀覆盖。
2010-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Charge doping induced phase transitions in hydrogenated and fluorinated graphene
我们发现，电荷掺杂可以诱导氢化和氟化石墨烯中三种不同的吸附物相之间的转变。通过结合从头算，近似密度泛函理论和紧束缚计算，我们确定了过渡从岛的C $_8$ H $_2$和C $_8$ F $_2$的随机吸附分布周围的掺杂水平$\pm 0.05$ e/C-原子。此外，在具有随机吸附物覆盖的情况下，电荷掺杂被示出为触发有序转变，其中当掺杂水平超过吸附物浓度时，亚晶格对称性自发地被破坏。再杂化能和晶格畸变能使得仅从一侧共价官能化的石墨烯最容易发生这两种相变。与聚集和有序转变相关的能量增益超过室温热能。
2013-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluorinated graphene films with graphene quantum dots for electronic applications
本文分析了含石墨烯量子点的氟化石墨烯薄膜的载流子输运、非平衡电荷弛豫和电子结构。在氢氟酸水溶液中通过化学功能化制备了具有GQD的FG薄膜。FG屏障内的电位释放的高波动已被检测到在高达200 mV的范围内。一个唯象的表达式，描述的时间依赖于量子限制水平和薄膜厚度（GQD之间的势垒参数）的GQD的非平衡电荷发射的建议。官能化程度的增加导致GQD尺寸的减小、GQD对载流子输运的影响的去除以及非平衡电荷的弛豫。FG膜与GQD的电子性质的研究已经揭示了单极电阻开关效应的膜中具有相对高的介电常数和高电流调制的晶体管结构中具有较低的介电常数。具有GQD的2D膜被认为对于各种电子应用（非易失性存储器、与光学控制和逻辑元件的2D连接）具有相当大的潜力。
2022-04-30 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
Flexibility of Fluorinated Graphene-Based Materials
研究了在由于弯曲变形而产生的拉伸和压缩应变下，含有氟化石墨烯（FG）薄片和化学气相沉积（CVD）生长的各种取向度的石墨烯的不同膜和结构的电阻率。将通过CVD法生长的石墨烯和多层石墨烯膜通过层压转移到柔性基板上，并进行热处理。它们表现出弱的收缩度（F/C低于20%）。在两种情况下，压缩应变导致电阻率的强烈（一到两个数量级）降低，这很可能与通过氟化石墨烯形成额外的导电路径有关。两种类型的CVD生长的FG的弯曲所造成的拉伸应变高达3%，导致电阻率的恒定值或在重复的应变循环下的电阻率的不可逆的增加。在具有印刷在聚乙烯醇上的FG薄膜的结构的情况下，在高达6.5%的拉伸应变（弯曲半径为2 mm）下观察到稳定的双极电阻开关。在拉伸应变下的交叉杆忆阻器结构的优异性能表明，悬浮产生的FG膜和结构特别有希望用于柔性电子器件。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chemical functionalization of graphene
综述了石墨烯化学功能化的实验和理论研究结果。使用氢化石墨烯作为模型系统，化学官能化的一般原则制定和讨论。它表明，作为一项规则，100%的覆盖率的石墨烯复杂的官能团（与氢和氟相反）是无法实现的。一个可能的破坏石墨烯纳米带被认为是氟。模拟了无限大石墨烯和石墨烯纳米带在氧气和氢氟酸作用下的功能化过程。
2009-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Novel electronic and magnetic properties of BN sheet decorated with hydrogen and fluorine
基于密度泛函理论的第一性原理计算揭示了氢氟功能化BN片的一些不寻常的性质。这些性质不同于类似官能化的石墨烯，即使两者共享相同的蜂窝结构。(1)与石墨烯在完全氢化时经历金属到绝缘体的转变不同，BN片的带隙在完全被氢饱和时显著变窄。此外，BN片的带隙可以从4.7 eV调整到0.6 eV，并且该系统可以是直接或间接半导体或甚至半金属，这取决于表面覆盖率。(2)与石墨烯不同，BN片具有杂原子组成，当与H和F共同修饰时，它可以导致具有丰富的电子和磁性的各向异性结构。(3)与石墨烯不同，BN片可以根据表面功能化的方式制成铁磁、反铁磁或磁简并。(4)功能化BN片的磁耦合的稳定性可以通过施加外部应变来进一步调制。我们的研究突出了功能化BN片的新应用的潜力。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Tuning flexoelectricty and electronic properties of zig-zag graphene nanoribbons by functionalization
利用第一性原理计算研究了锯齿形石墨烯纳米带在机械弯曲下的挠曲电和电子性质。研究发现，石墨烯纳米带的弯曲诱导离面极化与外加应变梯度呈线性关系，氢和氟功能化可以使石墨烯纳米带（CH和CF纳米带）的弯曲电性能提高两个数量级以上。一个大的平面外挠曲电效应的预测CF纳米带。这种增强的起源在于碳和氟原子之间的电负性差异，即使对于小的应变梯度，也会打破面外电荷对称性。通过与氢和氟的共官能化（CHF Janus型纳米晶）可以进一步改善挠曲电效应，其中即使对于平坦纳米带也形成自发的平面外偶极矩。我们还发现，弯曲可以控制价带最大值的电荷局部化，从而能够调节空穴有效质量和带隙。这些结果对理解氢和氟官能化石墨烯纳米带的挠曲电和电子性质提出了重要的进展，这对柔性电子应用具有重要意义。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci
New ground states of fluorinated and oxidized phosphorene: structural and electronic properties
我们系统地探讨了单层黑色磷烯通过氧和氟原子的化学吸附的化学功能化。利用团簇展开技术，随着吸附质浓度的变化，我们确定了具有新颖的化学和电子性质的基态，同时考虑了单面和双面化学吸附。带隙的性质取决于吸附物的浓度：对于氧化，直接带隙首先减小，然后随着氧化的增加而增加，同时变得间接，而对于氧化，带隙首先增加，然后减小，同时大部分保持其直接性质。此外，我们发现电子和空穴的独特各向异性自由载流子有效质量可以通过受控的化学吸附而改变甚至旋转90度，这对于探索不寻常的量子霍尔效应和新型电子器件非常有用基于磷烯的器件。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluorine Intercalated Graphene: Formation of a 2D Spin Lattice through Pseudoatomization
通过插入，可以在两个单层/多层石墨烯之间产生由铁磁有序自旋组成的悬浮层。稳定性和电子结构研究表明，当氟分子插入两个单层/多层石墨烯之间时，它们的键得到足够的拉伸（$\sim$ 1.9 $-$ 2.0）以削弱它们的分子单重本征态。几何上，这些拉伸的分子通过保持与相邻碳层的范德华分离为$\sim$ 2.6 μ m而形成假原子化氟层。由于存在从相邻的碳层到氟层的显著的电荷转移，因此三重态和二重态的混合物稳定以在每个氟位点处诱导局部自旋矩，并且进而形成悬浮的2D自旋晶格。这种晶格的自旋铁磁性地与最邻近的耦合强度大到$\sim$ 100 meV。我们的有限温度\textit {ab initio}分子动力学研究表明，插层体系可以在高达100 K的温度下稳定，平均磁矩为$\sim$ 0.6 $μ_{B}$ /F。然而，如果石墨烯层可以保持固定，则这种系统的室温稳定性是可行的。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Raman Scattering on Functionalized Graphene Substrates
研究了罗丹明6G分子在纯石墨烯、氟化石墨烯和4-硝基苯基功能化石墨烯基底上的石墨烯增强拉曼散射。通过制作大的拉曼图，研究了拉曼信号增强的均匀性。拉曼信号的相对增强被证明是依赖于官能团，这是合理的原始，氟化和4-硝基苯基官能化的石墨烯基板的不同掺杂水平。首次考虑了石墨烯的费米能和分子的声子能的影响，以解释增强。这种方法使得能够理解增强，而无需假设石墨烯表面上分子的均匀性。通过改变激发能，进一步证明了理论与实验数据的一致性。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Vibrational properties of graphene fluoride and graphane
用从头计算方法研究了氟化石墨烯和石墨烷的振动性质。我们发现，这两个sp3键合的衍生物的石墨烯具有不同的声子色散关系和声子态密度的预期从不同的质量与所附原子氟和氢，分别。这些差异体现在两种化合物的定容比热的预测温度行为中。
2010-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Electronic and Transport Properties of Biphenylene via Fluorination and Disorder
Instituto de Física, Universidade Federal de Uberlândia（乌贝兰迪亚联邦大学物理研究所）；Ilum School of Science, Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM)（巴西能源与材料研究中心（CNPEM）伊卢姆科学学院）
利用密度泛函理论、紧束缚哈密顿量和量子输运模拟，研究氟化和关联无序如何调控联苯烯的电子结构和电荷输运，发现氟化可产生浓度依赖的各向异性导电、负微分电阻和输运方向反转，而无序抑制负微分电阻并驱动欧姆输运。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Twisted Helical shaped Graphene Nano-Ribbons: Role of Symmetries and Passivation
氢和氟平面扶手椅石墨烯纳米带（H和F AGNRs），在固定的周期性边界条件下进行扭曲变形，最终变形为螺旋构象在几个易处理的点进行了研究。与结构性质不同，没有观察到对称性对机械性能的影响，尽管钝化对机械和电学性能确实有显着影响。Hookes定律表明H-AGNRs具有高弹性，而F-AGNRs在阈值扭转应变后表现出塑性。扭转应力（$E_θ$）近似于总能量（$ΔE$）与扭转应变（$θ^4 Σ^4$）的平方的变化。此外，钝化对具有不同扭转应变的螺旋构象的电子性质的影响在金属到半金属和半金属到金属的转变中是决定性的。在有效应变空间（$θ^2 Σ^2$）内，N=6、7和8的窄GNR在强扭曲下的带隙响应分为两组：（i）q= 0、2时单调增加，（ii）q=1时减小，这里q=mod（N，3）。对于氟钝化的AGNR也观察到这种趋势，尽管N=7的F-AGNR的带隙在极端扭转应变下从0.95eV下降到0.05eV，在K下形成狄拉克锥允许较长波长电子的耗散较少的传输。
2019-09-11 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
Covalent functionalization of strained graphene
石墨烯的化学活性的增强通过氢、氟、氧和羟基在应变石墨烯上的化学吸附的第一原理建模来证明。对于负应变或压缩的情况，单个氢、氟或羟基的化学吸附在能量上比它们对在不同亚晶格上的化学吸附更有利。这种行为稳定了由化学吸附引起的磁性，防止其被成对形成所破坏。最初平坦的压缩石墨烯在化学吸附单个吸附原子后立即自发弯曲。与氢化或氢化不同，氧化过程对于所有类型的应变都从吸热转变为放热，并且取决于施加应变的方向。这样的性质将在利用功能化以及机械应变设计石墨烯装置中是有用的。
2012-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Contrasting diffusion behaviors of O and F atoms on graphene and within bilayer graphene
石墨烯表面吸附原子的化学修饰对于纳米电子学的应用具有重要意义。基于第一性原理密度泛函理论，考虑范德华相互作用，比较研究了氧（O）和氟（F）原子在石墨烯表面和双层石墨烯层间的扩散特性.我们发现，O和F原子具有较低的结合能之间的双层石墨烯相比，在石墨烯。有趣的是，O原子的计算扩散势垒从石墨烯上的0.81 eV略微增加到双层石墨烯内的0.85 eV，而F原子的计算扩散势垒从石墨烯上的0.30 eV显著降低到双层石墨烯内的0.18 eV。双层石墨烯内的O和F扩散的这种对比行为可以追溯到它们不同的键合性质：即，在C $-$ C键的桥位上具有强共价C $-$ O $-$ C键的O吸附原子在一个石墨烯层上扩散，而另一个石墨烯层轻微干扰，而在C原子顶部上具有弱离子F $-$ C键的F吸附原子容易通过在两个石墨烯层之间跳跃而扩散，同时从两个层接受更多的电子电荷。本研究结果对于理解F和O原子在石墨烯上和双层石墨烯内的扩散过程具有重要意义。
2016-11-25 cond-mat.mtrl-sci
MXene's Surface Functionalization Patterns and Their Impacts on Magnetism
本研究通过密度泛函理论预测Ti$_2$C MXene表面氧和氟官能团的吸附模式，发现氧形成锯齿线状而氟形成岛状，并揭示这些模式如何影响磁性，为可调磁性和纳米器件设计提供指导。
2024-05-29 cond-mat.mes-hall 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
Fluorographene: Two Dimensional Counterpart of Teflon
我们报告了石墨烯的化学计量衍生物，每个碳原子上都有一个氟原子。拉曼光谱、光学、结构、微机械和输运研究表明，该材料与已知的石墨烯基非化学计量衍生物有质的不同。氟石墨烯是一种高质量的绝缘体（电阻率>10^12欧姆/平方），光学带隙为3 eV。它继承了石墨烯的机械强度，表现出100 N/m的杨氏模量和15%的持续应变。氟石墨烯是惰性的，即使在空气中也能稳定到400 ℃，类似于特氟龙。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Carrier Mobilities of Twisted Graphene Helix
利用密度泛函理论结合形变势理论和有效质量近似，研究了扭曲对三种原型AGNR（N=6，7，8）的电子能带结构、有效质量和载流子迁移率的影响.结果表明，扭转模对电子-声子相互作用的影响小于伸缩模，但扭转对有效质量和迁移率有很大的影响。类似于较早报道的结论，其中理想的N= 3 n宽HAGNR潜在地表现出与本征石墨烯相当的电子迁移率，我们还发现理想的N= 3 n +2 HAGNR空穴迁移率更接近本征石墨烯，其可以通过氟钝化进一步增加。因此，控制带宽度以及钝化和变形程度对于确定n型或p型带是至关重要的。此外，由于对扭转应变的强响应，N=8 F钝化的AGNR最适合于机械和高频开关。我们的研究结果表明，扭曲的带可以被认为是一个很好的替代方式的能带结构和载流子迁移率的控制操纵的机械开关器件中的应用。
2019-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
