Konfigurationer av kubisk diamane (a) och hexagonal diamane (b). Kredit:Niu Caoping
En forskargrupp ledd av prof. Wang Xianlong från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har upptäckt en ny metod för att förbättra stabiliteten hos diamansyntetiserade metoder vid högt tryck. Genom att introducera bor (B) och kväve (N) dopämnen i diamane fann de att diamanens struktur och elektroniska egenskaper kunde regleras. Relaterade resultat publicerades i Physical Review B .
Diamane är en tvådimensionell (2D) enskiktsdiamant som erhålls genom att komprimera tvåskiktsgrafen för att bilda sp3-bindningar mellan skikten. Med egenskaperna hos både grafen och diamant förväntas det vara ett nytt 2D-kolmaterial vid sidan av grafen. Emellertid omvandlas diamane syntetiserat med högtrycksmetod tillbaka till grafen efter att trycket har släppts, och det kan inte upprätthållas under omgivande förhållanden.
I denna studie undersökte forskarna de strukturella och elektroniska egenskaperna hos olika dopade former av B- och N-atomer i kubisk och hexagonal diaman baserat på de första principernas metoder.
De fann att dopningskonfigurationen minskade bildandet av diamane, främjade syntesen av diamane och förbättrade stabiliteten av diamane vid omgivande förhållanden.
De föreslog att den enklaste mekanismen för att syntetisera diamane experimentellt var genom att komprimera tvåskiktsgrafen med ett lager dopat med B-atom och det andra dopat med N-atom.
Bandgapen för olika dopningskonfigurationer. Staplar med enkel färg representerar det direkta bandgapet, och staplar med lutande linjer på ytan representerar det indirekta bandgapet. De streckade röda och blå linjerna visar bandgapet av orörd kubisk respektive hexagonal diaman. Kredit:Niu Caoping
Diaman dopad med N-atomer var lätt att erhålla experimentellt eftersom bildningsenergin för diaman inte var känslig för fördelningen av N-dopämne. Dessutom, beroende på koncentrationerna och fördelningarna av B- och N-atomer, hade dopad diaman variabla elektroniska strukturer (halvledare, metall, supraledning ~ 4 K), som kunde tillämpas på området för elektroniska 2D-enheter.
Detta arbete erbjuder ett nytt schema för att syntetisera mer stabil och funktionell diamane. + Utforska vidare
