基于氢化及O修饰对Gr/BN异质结性质的调控

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了氢化及层间O修饰对石墨烯/BN(Gr/BN)异质结结构稳定性和电子性质的影响。建立了上下表面氢化及层间存在O修饰的石墨烯/氮化硼异质结结构模型,计算了氢化及层间O修饰的异质结的能带结构、态密度及荷转移。研究发现,Gr/BN异质结的性质与石墨烯类似,带隙非常小,无法应用于电子器件。氢化使Gr/BN异质结带隙明显增大,可见氢化对Gr/BN异质结电子性质具有较好的调控作用。层间修饰O后,氢化的Gr/BN的带隙增大到1.744 eV。氢化和O修饰使层间形成离子键(静电作用)、H,O与近邻原子形成共价键和离子键,束缚了石墨烯层自由移动的电子,从而调制了带隙,降低了导电性。总之,将氢化与层间原子修饰相结合,可实现对Gr/BN异质结带隙的调控,这为石墨烯基二维材料的应用提供了一种新的途径。