中国材料进展
中國材料進展
중국재료진전
Materials China
2015年
7期
515-520
,共6页
武明义%孙强%贾瑜%梁二军
武明義%孫彊%賈瑜%樑二軍
무명의%손강%가유%량이군
石墨烯%h-BN%负热膨胀%格林奈森参数%范德瓦尔斯相互作用
石墨烯%h-BN%負熱膨脹%格林奈森參數%範德瓦爾斯相互作用
석묵희%h-BN%부열팽창%격림내삼삼수%범덕와이사상호작용
graphene%h-BN%negative thermal expansion%grüneisen parameter%van der Waals interaction
二维材料由于存在“膜效应”,即在垂直于薄膜方向的热涨落,使得沿着二维薄膜面内方向出现反常的负热膨胀现象.这种热效应对薄膜的稳定性及电子性质可产生重要影响.基于第一性原理计算和准谐近似,系统地研究了二维单层石墨烯、h-BN和石墨烯/h-BN异质结构的电子、声子以及热膨胀性质,计算了3种结构不同振动模式的格林奈森参数,讨论了引起这3种结构负热膨胀的振动模式.计算表明,由于垂直薄膜方向的热振动,石墨烯和h-BN在薄膜面内均具有较大的负热膨胀系数;它们形成的异质结构依靠弱的范德瓦尔斯相互作用结合在一起,这种层间弱相互作用对薄膜垂直方向的热振动产生影响,使得形成的异质结构的负膨胀系数介于石墨烯和h-BN之间.通过分析异质结构的振动模式,发现引起面内热收缩的ZA振动模式受到了层间范德瓦尔斯相互作用影响,导致异质结构的负热膨胀系数大于石墨烯而小于h-BN.研究表明,可以在实验中通过范德瓦尔斯相互作用来改变层状结构材料的负热膨胀性质,从而提高薄膜材料结构和电子性质的热稳定性.
二維材料由于存在“膜效應”,即在垂直于薄膜方嚮的熱漲落,使得沿著二維薄膜麵內方嚮齣現反常的負熱膨脹現象.這種熱效應對薄膜的穩定性及電子性質可產生重要影響.基于第一性原理計算和準諧近似,繫統地研究瞭二維單層石墨烯、h-BN和石墨烯/h-BN異質結構的電子、聲子以及熱膨脹性質,計算瞭3種結構不同振動模式的格林奈森參數,討論瞭引起這3種結構負熱膨脹的振動模式.計算錶明,由于垂直薄膜方嚮的熱振動,石墨烯和h-BN在薄膜麵內均具有較大的負熱膨脹繫數;它們形成的異質結構依靠弱的範德瓦爾斯相互作用結閤在一起,這種層間弱相互作用對薄膜垂直方嚮的熱振動產生影響,使得形成的異質結構的負膨脹繫數介于石墨烯和h-BN之間.通過分析異質結構的振動模式,髮現引起麵內熱收縮的ZA振動模式受到瞭層間範德瓦爾斯相互作用影響,導緻異質結構的負熱膨脹繫數大于石墨烯而小于h-BN.研究錶明,可以在實驗中通過範德瓦爾斯相互作用來改變層狀結構材料的負熱膨脹性質,從而提高薄膜材料結構和電子性質的熱穩定性.
이유재료유우존재“막효응”,즉재수직우박막방향적열창락,사득연착이유박막면내방향출현반상적부열팽창현상.저충열효응대박막적은정성급전자성질가산생중요영향.기우제일성원리계산화준해근사,계통지연구료이유단층석묵희、h-BN화석묵희/h-BN이질결구적전자、성자이급열팽창성질,계산료3충결구불동진동모식적격림내삼삼수,토론료인기저3충결구부열팽창적진동모식.계산표명,유우수직박막방향적열진동,석묵희화h-BN재박막면내균구유교대적부열팽창계수;타문형성적이질결구의고약적범덕와이사상호작용결합재일기,저충층간약상호작용대박막수직방향적열진동산생영향,사득형성적이질결구적부팽창계수개우석묵희화h-BN지간.통과분석이질결구적진동모식,발현인기면내열수축적ZA진동모식수도료층간범덕와이사상호작용영향,도치이질결구적부열팽창계수대우석묵희이소우h-BN.연구표명,가이재실험중통과범덕와이사상호작용래개변층상결구재료적부열팽창성질,종이제고박막재료결구화전자성질적열은정성.
