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Cl掺杂石墨烯的第一性原理研究*

2015-02-13赵朝军刘金秋智春艳邱文旭

西安工业大学学报 2015年8期
关键词:性质

赵朝军,刘金秋,智春艳,邱文旭,韩 娟

(西安工业大学 北方信息工程学院,西安710200)

石墨烯[1]是一种二维碳原子层材料,由六边形晶格组成,每个原胞中有两个碳原子,是所有其他维度的石墨材料的基本构建模块.力学性质方面,石墨烯强度非常高,其厚度仅为0.335nm,相当于一根头发的20万分之一,但其抗拉强度极限为42 N·m-1,杨氏模量与金刚石相当,大约为1 100GPa.电学性质方面,石墨烯的载流子迁移率[2]高达2×105cm2·(V·s)-1,约是Si的100倍,电流密度为2×108A·cm-2,大约是Cu的100倍.石墨烯还具有量子隧穿效应和霍尔效应.热学性质中,其热导率达到3×103~5×103W·(mK)-1,与碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)相当.光学性质中,其具有高透光率,透光率达到97.7%.化学性质中,由于其化学稳定性高,表面呈惰性状态,故与其他物质之间的作用十分微弱,能较好的保持自身的优异性能.石墨烯应用十分广泛,可以作新型锂电池负极材料和超级电容[3]的电极材料,制作电子显示器件[4]以及半导体行业等.

目前制备石墨烯的方法较多,常见的主要有微机械剥离法、气相沉积法、外延生长法和氧化石墨还原法.此外,还有碳纳米管轴向切割法及取向附生法.外延生长法中,有一种工艺为热解SiC[5-6],此过程中通入一定量的Cl基气体,有助于SiC表面Si原子的去除并可降低生长温度,最终制得一定量的石墨烯.最终制备的样品中,有可能会产生掺Cl的石墨烯.文献[7]研究了B掺杂会提高石墨烯体系的导电性能;文献[8]探究了Ge在石墨烯上的吸附改变了石墨烯中C原子的电子旋性质;文……

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