Structure and Electronic Properties of Fluorographene and Fluorographite Crystals

Аннотация

Проведено исследование структуры и электронных свойств двумерных (2D) (фторографенов) и трехмерных (3D) (фторографитов) кристаллов, составленных из функционализированных фтором монослоев полиморфов графена L6, L3-12, L4-6-12, L5-7 и L4-8 с различным типом присоединения атомов фтора. Установлено, что в исследуемых 3D-кристаллах изменяются в широких пределах межслоевые расстояния: 4,73 ÷ 5,96 Å и объемные плотности: 2,43 ÷ 3,98 г/cм3. Значение ширины запрещенной зоны во фторографитах в среднем на 0,4 эВ меньше ширины запрещенной зоны в соответствующих фторографенах. Во фторографитах обнаружена закономерность: с увеличением межслоевого расстояния энергия межслоевого взаимодействия уменьшается, а объемная плотность увеличивается. Обнаружено, что ширина запрещенной зоны как во фторографенах, так и фторографитах уменьшается при увеличении энергии сублимации. Установлена связь между степенью разброса длин С-С-связей и наличием или отсутствием расталкивающих flagpole-сил между присоединяемыми атомами фтора. Наблюдается, что при функционализации значения средней длины C-C связи увеличиваются для монослоев L6, L3-12, L4-6-12, L5-7 и L4-8. Значения средних длин C-C связей при формировании фторографита из фторографена практически не изменяются. Разброс длин C-C связей варьируется от 0,2 % в F-L6T1 до 10,7 % в F-L4-6-12T1 для фторографитов.