氧钝化圆形孔缺陷石墨烯的电学特性

王 森,戴振宏,刘 兵,徐 雷

(烟台大学光电信息科学技术学院,山东 烟台 264005)

二维蜂窝状结构的石墨烯[1]由于有着很多奇异的电子性质和机械特性,近年来引起了人们极大的研究兴趣．在实际应用中有多种方法用于调节石墨烯的电子结构,如可以将其剪裁成纳米带[2],使用多种元素进行掺杂[3]或吸附过渡金属原子等[4-5]．引入缺陷亦是改变石墨烯电子结构的一种有效手段[6-9],孔缺陷石墨烯的孔洞边缘存在着未钝化的 σ 键,通过使用其他元素对悬挂的 σ 键钝化,可实现对其电子结构的调节[7-8],其中使用氧元素进行钝化就是一种有效手段[10-11]．在石墨烯纳米带的相关工作中,由于氧钝化后的石墨烯纳米带具有多样的边界结构和氧元素含有的孤对电子,使得氧元素钝化的石墨烯纳米带展现出了许多独特的性质[10,11],然而对氧元素在孔缺陷石墨烯中钝化悬挂的σ键的做系统研究的文献较少．作者对氧钝化的圆形孔缺陷石墨烯做了系统的研究,探讨氧钝化的圆形孔缺陷石墨烯的最稳定结构,并且讨论氧原子的钝化效应对圆形孔缺陷石墨烯导电性的影响．

1 模型与计算方法

模型参考Chshiev等[12]构建模型的方式,通过移除以六圆环结构为中心的碳原子获得圆形孔缺陷的石墨烯,根据移除的碳原子数目将结构标记为Cn,如图1中(a)(b)(c)所示．

所有计算使用基于量子力学第一性原理密度泛函理论的VASP[13]软件包来实现．计算中采用了投影缀加平面波方法(PAW)[14]和广义梯……