NANOSYSTEMS: PHYSICS, CHEMISTRY, MATHEMATICS, 2021, 12 (6), P. 672–679
Ab initio calculations of layered compounds consisting of sp3 or sp+sp2 hybridized carbon atoms
E. A. Belenkov – Chelyabinsk State University, Bratiev Kashirinykh, 129, Chelyabinsk, 454001, Russia
V. A. Greshnyakov – Chelyabinsk State University, Bratiev Kashirinykh, 129, Chelyabinsk, 454001, Russia; greshnyakov@csu.ru
V.V. Mavrinskii – Nosov Magnitogorsk State Technical University, Lenin Street, 38, Magnitogorsk, 455000, Russia; gefest80@gmail.com
The density functional theory method was used to study new layered carbon nanostructures consisting of sp3- and sp+sp2-hybridized atoms. The nanostructures are theoretically built on the basis of graphene 5 – 7 layers. As a result of calculations, it is found that the structures of two diamond-like bilayers and twenty-one graphyne layers are stable. The diamond-like bilayers have a band gap of ~ 1.8 eV, so their properties should be semiconducting. For fourteen graphyne layers, the band gap is zero and their properties are metallic. Seven graphyne layers have band gaps ranging from 0.05 to 0.2 eV.
Keywords: graphene, diamond-like bilayers, graphyne layers, computer simulation.
PACS 61.50.Ah, 81.05.ug
DOI 10.17586/2220-8054-2021-12-6-672-679
[In Russian] Е.А. Беленков, В.А. Грешняков, В.В. Мавринский
Неэмпирические расчеты слоистых соединений, состоящих из атомов углерода, гибридизованных sp3 или sp+sp2
Методом теории функционала плотности исследованы новые слоистые углеродные наноструктуры, состоящие из sp3- и sp+sp2-гибридизированных атомов. Наноструктуры теоретически строятся на основе 5-7 слоев графена. В результате расчетов установлено, что структуры из двух алмазоподобных бислоев и двадцати одного графинового слоя устойчивы. Алмазоподобные бислои имеют ширину запрещенной зоны ~ 1,8 эВ, поэтому их свойства должны быть полупроводниковыми. Для четырнадцати слоев графина ширина запрещенной зоны равна нулю, а их свойства являются металлическими. Семь графиновых слоев имеют ширину запрещенной зоны от 0,05 до 0,2 эВ.
Ключевые слова: графен, алмазоподобные бислои, слои графена, компьютерное моделирование.
