郑翠红 杨剑 谢国锋† 周五星 欧阳滔

1) (湖南科技大学材料科学与工程学院,新能源储存与转换先进材料湖南省重点实验室,湘潭 411201)

2) (湘潭大学物理与光电工程学院,湘潭 411105)

通过离子辐照产生缺陷,可以非常有效地调控磷烯诸多物理性质.本文应用分子动力学方法模拟离子辐照磷烯的过程,给出了缺陷的形成概率与入射离子能量、离子种类以及离子入射角度之间的关系,并且应用非平衡态分子动力学计算辐照后磷烯热导率的变化.以缺陷形成概率为切入点,系统地研究了辐照离子的能量、辐照剂量、离子的种类以及离子的入射角度对磷烯热导率的影响.应用晶格动力学方法研究了空位缺陷对磷烯声子参与率的影响,并计算了声子局域模式的空间分布.基于量子微扰和键弛豫理论,指出空位缺陷明显降低磷烯热导率的最重要物理机制是空位缺陷附近的低配位原子对声子强烈散射.本文研究可为缺陷工程调控磷烯的热输运性质提供理论参考.

1 引言

自2004 年成功制备石墨烯后[1],氮化硼、二硫化钼、磷烯等二维材料持续成为凝聚态物理和纳米技术领域最受关注的材料[2-8].二维材料的诸多物理性质都可以通过各种缺陷进行调控,即所谓的缺陷工程.例如Haskins 等[9]的研究表明当石墨烯存在浓度为0.1%的单空位或0.23%的Stone-Wales缺陷时,石墨烯的热导率就会降低80%;Chen 等[10]用500 eV 的He+和Ne+离子辐照石墨烯,产生的缺陷导致谷间散射,极大地降低了石墨烯的电……