石墨烯上空洞的形成及其电子结构性质: 第一性原理计算

来源：计算物理杂志2025年第4期北京时间：

作者：陈为立, 吴婷婷, 陈京金, 侯滨朋, 朱梓忠

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究石墨烯上空洞的形成及其电子结构性质。计算碳原子的脱去个数N为1至19个的所有空洞结构。结果显示: 随着空洞的不断增大(N=1, 2, …, 19), 体系的电子结构表现出丰富的性质: 有金属性、半金属性和半导体性等。结果发现: 金属性的空洞体系在空洞边缘都存在碳悬挂键, 而且都具有弱磁性; 在空洞边缘不存在碳悬挂键的体系中, 仍然可以表现为半金属性、金属性和半导体性。对部分体系的能带结构中出现的平带的电子结构进行仔细的分析, 第一性原理的分子动力学计算表明, 脱出19个碳原子而形成的空洞在热力学上是稳定的。

关键词：空洞, 电子结构, 石墨烯, 第一性原理计算