A tight-binding potential for atomistic simulations of carbon interacting with transition metals: Application to the Ni-C system
我们提出了一个紧束缚的过渡金属，碳，过渡金属碳化物，这已通过系统的拟合程序进行了优化的潜力。采用包括碳的s、p电子和过渡金属的d电子的最小基，得到了适用于二元体系的碳-碳、金属-金属和金属-碳相互作用的可转移紧束缚模型。对Ni-C体系进行了较详细的讨论。不同的原子配置的潜力的成功验证表明了良好的可移植性的模型，使其成为一个很好的选择原子模拟采样大的配置空间。这种方法似乎是非常有效的描述系统中的碳和过渡金属元素的相互作用。
2008-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Carbon-Rich Carbon Nitride Monolayers with Dirac Cones: Dumbbell C4N
二维（2D）氮化碳材料在能量收集、能量存储和环境应用中起着重要作用。最近，提出了一种新的碳氮化物，2D聚苯胺（C3 N）[PNAS 113（2016）7414-7419]。基于这种C3 N单层膜的结构模型，我们提出了两种新的氮化碳单层膜，命名为哑铃（DB）C4 N-I和C4 N-II。利用第一性原理计算，我们系统地研究了这两种材料的结构、稳定性和能带结构。与其他氮化碳单层相比，DB C4 N单层中C/N原子的轨道杂化是sp3。值得注意的是，两个DB C4 N单层的能带结构在K点处具有狄拉克锥，并且它们的费米速度与石墨烯的费米速度相当。这使得它们成为高速电子器件中应用的有前途的材料。利用紧束缚模型，我们解释了狄拉克锥的起源。
2016-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Structural stability and energy levels of carbon-related defects in amorphous SiO$_2$ and its interface with SiC
我们报告的密度泛函计算，系统地阐明了稳定形式的碳相关的缺陷和它们的能级在非晶SiO $_2$使用熔融淬火技术在分子动力学。考虑到SiC/SiO $_2$界面附近和远离界面处O化学势的位置依赖性，我们确定了最丰富的碳相关缺陷形式：远离界面处，CO $_2$或SiO $_2$内部空间中的CO是丰富的，它们是电子惰性的;在界面附近，碳聚集是可能的，并且特定的单碳缺陷和双碳缺陷在SiC导带底部附近诱导能级，从而成为载流子陷阱的候选者。
2018-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating inverse crystal structure prediction by machine learning: a case study of carbon allotropes
在结构预测方法的基础上，采用机器学习方法代替密度泛函理论（DFT）方法预测材料性能，从而加快材料搜索过程。本文利用萨马拉碳同素异形体数据库中的碳结构数据，通过高通量计算建立了一个碳材料数据集。然后，我们训练了一个ML模型，该模型专门预测弹性模量（体积模量、剪切模量和杨氏模量），并证实在预测碳同素异形体的弹性模量方面，其准确性优于AFLOW-ML。我们进一步将我们的ML模型与CALYPSO代码相结合，以寻找具有高杨氏模量的新碳结构。首次发现了一种新的碳同素异形体，命名为Cmcm-C24，其硬度大于80 GPa。Cmcm-C24相被鉴定为具有直接带隙的半导体。系统地研究了这种新型碳同素异形体的结构稳定性、弹性模量和电子性质，所获得的结果证明了ML方法加速材料搜索过程的可行性。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles study of carbon-related energy levels in GaN: Part II - Complexes formed by carbon and hydrogen, silicon or oxygen
这项工作提出了一个深入的调查组成的复合物的性质的氢，硅或氧与碳，这是主要的无意杂质在未掺杂的GAN。这份手稿是对我们以前关于碳-碳和碳-空位复合物的工作的补充。在广义Kohn-Sham密度泛函理论的框架内，采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函的第一性原理方法.考虑了不同电荷态的两个H-C、四个Si-C和五个O-C配合物。经过全几何弛豫，得到了形成能、结合能以及热跃迁和光跃迁能级。计算出的能级与实验观察到的碳相关陷阱能级进行了系统的比较。此外，我们计算了所选缺陷复合物的振动频率，并在考虑两种不同情况的低，中，高碳掺杂情况下估计了缺陷浓度，其中电活性缺陷：（a）只有碳和空位，（b）不仅碳和空位，而且氢，硅和氧。我们证实了$\mathrm{C_N}$是GAN中的主要受主。除此之外，大量的$\mathrm{Si_{Ga}-C_N}$复合物以中性形式存在。这种复合物是在未掺杂的$n$型GAN中观察到的未知形式的碳的可能候选者。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Draw out Carbon Nanotube from Liquid Carbon
碳纳米管（CNT）由于其优异的电学和力学性能，在未来有着广泛的应用前景。然而，目前碳纳米管的生长不能很好地控制，这一前景受到阻碍。特别是，控制CNT的手性似乎对任何现有的生长方法都是困难的。此外，一个系统的方法来设计互连网络尚未建立，这是特别集中在纳米电子学领域。到目前为止，人们迫切需要一种新的合成方法，这种方法可以控制手性和结构，并适用于大规模生产。最近，报道了从液体前驱体生长纯碳弧产物纳米管的实验证据。在这里，我们展示了通过从液态碳中拉出一个良好的纳米管来拉长碳纳米管生长过程的模拟结果，并讨论了其机理和合适的合成条件。还模拟了从两个隔离的CNT产生Y结作为CNT网络的第一步的过程。我们提出这种新的合成方法作为一个有前途的无催化剂的机械设计互连碳纳米管网络和碳纳米管克隆。
2006-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Cohesion Energetics of Carbon Allotropes : Quantum Monte Carlo Study
我们利用量子MonteCarlo方法研究了碳同素异形体的结合能，包括$sp^3$ -键合金刚石，$sp^2$ -键合石墨烯，$sp$ - $sp^2$杂化石墨烯和$sp$ -键合碳炔.计算的结合能的金刚石和石墨烯被发现是在极好的协议与相应的值实验确定的金刚石和石墨，分别，当零点能量，以及层间结合的情况下，石墨，包括在内。我们还发现，随着$sp$键合的碳原子的比例增加，石墨炔的结合能系统地降低。能量最稳定的石墨炔$γ$ -石墨炔的结合能为6.766（6）eV/原子，比石墨烯的结合能小0.698（12）eV/原子。合成石墨炔的实验困难可以通过它们显著较小的内聚能来解释。最后，我们得出结论，一个新提出的石墨炔的结合能可以准确地估计与碳-碳键能确定的石墨烯和三个不同的石墨炔的结合能在这里考虑。
2014-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Evolutionary construction of formation energy convex hull: Practical scheme and application to carbon-hydrogen binary system
我们提出了一种进化的构造技术的形成能凸包搜索的结晶稳定的化合物。在该技术中，通过对两种目标化合物系统地应用进化算子“交配”、“突变”和“适应性突变”来创建具有各种化学组成和晶体结构的候选物，并且通过进化直接更新凸包。在10 GPa下，我们将该技术应用于碳氢二元体系，得到了15种凸包距离小于0.5 mRy/atom的碳氢化合物：石墨烷、聚丁二烯、聚乙烯、丁烷、乙烷、甲烷、乙烷和甲烷的3种分子化合物以及甲烷和氢的6种分子化合物。这些结果表明，我们的进化构建技术是有用的探索在极端条件下的稳定相和新化合物的合成。
2020-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Structure and formation energy of carbon nanotube caps
我们提出了一个详细的研究的几何形状，结构和能量的碳纳米管帽。我们证明了帽的结构唯一地决定了可以连接到它的纳米管的手性。帽的结构通过定义六个五边形在六边形晶格上的位置以几何方式指定。移动一个（或多个）五边形系统地为其他纳米管手性创建帽。对于（10，0）管的例子，我们使用从头计算研究不同的纳米管帽的形成能。具有孤立五边形的帽具有0.29+/-0.01eV/atom的平均形成能。一对相邻的五边形需要更大的形成能1.5eV。我们发现，形成相邻的五边形对的能量解释的直径分布在小直径的纳米管样品生长的化学气相沉积。
2005-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Empirical rovibrational energy levels for carbon disulfide
该研究分析二硫化碳12C32S2同位素体的实测跃迁，通过MARVEL程序生成4279个经验转动振动能级，并与NASA Ames列表对比，发现高弯曲量子数态能级存在问题。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Two band/two gap superconductivity in carbon-substituted MgB2 evidenced by point-contact spectroscopy
用Andreev反射法测量了掺碳MgB $_2$的超导能隙。尽管与纯MgB $_2$相比，转变温度被17 K强烈抑制，但系统地观察到与$2Δ/kT_c \approx$ 1.7相同的小超导能隙减小值。这表明两个带/两个间隙的超导性仍然保留在这里。
2003-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Theoretical study of N-complexes in carbon nanotubes
我们通过密度泛函理论的总能量计算，对碳纳米管中取代型氮缺陷的最稳定结构进行了系统的理论研究。对（5，5）和（8，0）纳米管进行这些计算以检查手性的影响，并对石墨烯片进行这些计算以检查无限直径的极限。在所有这些系统中，我们发现，无论是取代氮或结构包含两个空缺包围四个吡啶类环具有最低的形成能，这取决于氮的化学势的值。这些缺陷在纳米管中具有比在石墨烯片中更低的形成能。
2007-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Theoretical study of the stable states of small carbon clusters Cn (n = 2-10)
采用能量最小化方法和改进的Brenner势对偶数和奇数中性碳团簇Cn（n = 2-10）进行了系统的研究.发现了许多稳定构型，并预测了几种新的异构体。对于能量最低的稳定构型，我们得到了它们的结合能和键长。我们发现，对于n5< 6 the linear isomer is the most stable one while for n >的单环异构体成为最稳定的。后者被发现是经常为所有研究集群。线性和环状团簇的结合能与团簇尺寸n（n = 2-10）的依赖关系被发现与先前的几个计算，特别是与从头计算以及n = 2-5的实验数据吻合良好。
2008-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Systematic investigation of the generation of luminescent emitters in hBN via irradiation engineering
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；National Institute for Materials Science（日本物质材料研究所）
本研究系统探讨了辐照能量、退火环境和hBN类型对hBN中发射体密度的影响，发现氧气辐照和碳富环境退火对发射体生成至关重要，为在hBN中可重复制生成可见光频率量子发射体提供了进展。
2025-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The crystal structure of cold compressed graphite
通过一个系统的结构搜索，我们发现了一种碳的同素异形体与Cmmm对称性，我们预测是更稳定的压力超过10 GPa的石墨。这种材料，我们称之为Z-碳，是由纯sp3键形成的，是唯一的碳同素异形体，它提供了一个很好的匹配，以解释在实验X射线衍射和拉曼光谱的石墨在压力下的特征。从石墨到Z-碳的转变可以通过石墨烯片的简单滑动和屈曲发生。我们的计算预测Z-碳是一种透明的宽带隙半导体，其硬度可与金刚石相媲美。
2011-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Grapheayne: a class of low-energy carbon allotropes with diverse optoelectronic and topological properties
通过系统的第一性原理计算，预测了一系列具有新颖光电性质和丰富拓扑结构的碳同素异形体。这些迷人的碳同素异形体可以通过将炔键（-C $\equiv$ C-）插入石墨中而得到，因此它们被称为石墨烯。Grapheayne具有两个不同的空间群，$P$ 2/ $m$或$C$ 2/ $m$，并且同时含有$sp$、$sp^2$和$sp^3$化学键。它们的形成能低于已经实验合成的石墨二炔和其他理论预测的具有炔键的碳同素异形体。特别地，当石墨- $n$的宽度$n$超过15时，其内聚能低于金刚石的内聚能，并且随着$n$的增加而接近石墨的内聚能。值得注意的是，我们发现，一些grapheaynes表现为半导体与直接窄带隙和所有已知的半导体碳同素异形体中最高的吸收系数，而其他一些拓扑半金属与节线。特别是，一些grapheayne可以被设计成具有在1.07-1.87 eV范围内的可调直接带隙，并且具有用于光伏应用的理想特性。我们的工作不仅揭示了石墨族独特的原子排列和突出的性质，而且为催化剂、储能、分子筛、太阳能电池和电子器件提供了一个有前途的材料宝库。
2019-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
