具有非六邊形碳環(huán)的石墨烯同素異形體在場效應(yīng)晶體管的應(yīng)用中具有巨大的潛力。然而，具有適當帶隙和高空穴遷移率的二維非六邊形石墨烯同素異形體仍然很少。利用第一性原理計算，設(shè)計了一種由三角形和八邊形碳環(huán)組成的新型二維石墨烯同素異形體Cto-石墨烯。Cto-石墨烯是一種金屬和各向異性的二維超平面石墨烯同素異形體，其帶隙為0.99 eV。Cto-石墨烯的每原子能量（−8.57 eV/原子）遠低于penta-石墨烯，略大于平面T-石墨烯，表明它是一種亞穩(wěn)態(tài)石墨烯異素異形體。沿扶手椅方向和Z字形方向計算的空穴遷移率分別為7.3×10
4和1.3×10
4cm
2 V
–1 s
–1。載流子遷移率取決于結(jié)構(gòu)取向。Cto-石墨烯的空穴遷移率比一些先前報道的石墨烯同素異形體（如C
568和五石墨烯）的空穴遷移性更好。它也是一種光學(xué)材料，對應(yīng)于在可見光區(qū)域和紫外線區(qū)域的一部分中擴散的吸收光譜。卓越的載流子遷移率和卓越的光學(xué)性能使Cto-石墨烯成為未來場效應(yīng)晶體管、光學(xué)太陽能電池和光電子器件的潛在候選者。
圖1.（a） Cto-石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖。虛線表示Cto-石墨烯的原電池。H1–H5是五個不同的非六邊形環(huán).（b） 碳原子在Cto-石墨烯中的長度和電荷分布.（c） 各種石墨烯同素異形體的總能量圖.（d） Cto-石墨烯的聲子色散。
圖2:在（a）300和（b）1500K的溫度下，Cto-石墨烯的能量隨時間的波動。（c） Cto-石墨烯在雙軸拉伸應(yīng)變下的拉伸-應(yīng)變曲線。數(shù)字表示最大應(yīng)變和抗拉強度。
圖3.通過PBE和HSE06方法的電化學(xué)能帶結(jié)構(gòu)和Cto-石墨烯的投影DOS。
圖4.Cto-石墨烯的應(yīng)變和能量沿（a）扶手椅和（b）Z字形方向的曲線變化。（c） 光能沿虛頻率兩個方向的變化曲線。（d） 在GW
0+BSE方法下，Cto-石墨烯的平面內(nèi)吸收系數(shù)與能量之間的關(guān)系。
相關(guān)研究成果由吉林大學(xué)物理學(xué)院Da Li等人2022年發(fā)表在ACS Applied Electronic Materials (https://doi.org/10.1021/acsaelm.3c00461)上。原文：Cto-graphene: A Two-Dimensional Graphene Allotrope with High Hole Mobility。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
