Studi Prinsip Pertama tentang Stabilitas dan Gambar STM Borofena
Abstrak
Baru-baru ini, boron (lembaran boron dua dimensi setipis atom) telah berhasil disintesis pada permukaan Ag (111) dengan pengendapan. Dua jenis struktur ditemukan. Namun, identifikasi lembaran boron monolayer yang ditanam pada substrat logam, serta stabilitas lembaran boron 2D yang berbeda, masih kontroversial. Dengan melakukan perhitungan prinsip pertama, penelitian ini menyelidiki struktur atom, stabilitas, dan sifat elektronik dari lembaran boron yang paling mungkin tumbuh pada permukaan logam, yaitu segitiga tertekuk, β12 , dan 3 jenis kisi kristal. Hasil kami menunjukkan bahwa ketiga lembaran yang berdiri bebas secara termodinamika tidak stabil dan semuanya logam. Di sisi lain, hasil kami menunjukkan substrat Ag (111) menstabilkan lembaran ini. Selain itu, gambar STM simulasi kami dari lembaran boron tipis monoatomik ini pada permukaan Ag (111) mereproduksi pengamatan eksperimen dengan baik dan dengan jelas mengidentifikasi lembaran boron yang tumbuh.
Latar Belakang
Sejak penemuan graphene, material dua dimensi (2D) telah menjadi salah satu nanomaterial yang paling aktif karena sifat fisiknya yang unik dan aplikasi potensial dalam perangkat elektronik dan konversi energi generasi berikutnya [1,2,3,4,5, 6,7]. Baru-baru ini, kelas struktur nano boron 2D telah ditemukan dan menarik perhatian yang signifikan [8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21]. Namun, tidak ada bukti bahwa lembaran boron 2D dapat direalisasikan secara eksperimental hingga saat ini, baik Mannix et al. [22] dan Feng dkk. [23] membuat kemajuan spektakuler dalam mewujudkan secara eksperimental lembaran boron 2D setipis atom. Lembaran boron 2D yang diperluas disebut "borofen", dalam analogi dengan graphene.
Selama dua dekade terakhir, banyak struktur nano boron 2D telah ditemukan [8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21]. Selain lembaran heksagonal dan lembaran segitiga [20, 21], serta lembaran segitiga tertekuk [8], lembaran boron 2D lainnya dengan lubang heksagonal, seperti α -lembar [9, 18], β -lembar [9, 18], γ -sheet [19], dan g1/8 dan g2/15 sheets [15], diperiksa dengan perhitungan ab initio. Disarankan bahwa kisi boron planar segitiga dengan kekosongan heksagonal lebih stabil [9]. Dan berbagai lapisan boron segitiga dengan pola lubang heksagonal yang berbeda dilaporkan oleh kelompok penelitian komputasi dan eksperimental [11, 13,14,15,16]. Namun, semua lapisan boron tipis monoatomik ini memiliki energi yang lebih tinggi daripada keadaan massal tiga dimensi (3D) boron, yang berarti bahwa struktur 2D boron tidak menguntungkan secara termodinamika. Dengan demikian, substrat yang cukup "lengket" diperlukan untuk menekan penghalang nukleasi 3D untuk menarik atom ke dalam rute 2D.
Baru-baru ini, pembentukan lembaran boron pada substrat logam dan borida logam telah dieksplorasi dengan perhitungan prinsip pertama [24]; ini menunjukkan bahwa lembaran boron dapat ditumbuhkan pada permukaan Ag (111) dan Au (111). Selain itu, studi Piazza et al. [14] memberikan bukti eksperimental bahwa lembaran boron monolayer dapat dicapai berdasarkan pengamatan mereka terhadap B36 gugus; itu terbukti menjadi cluster planar yang sangat stabil dengan lubang heksagonal pusat [14]. Baru-baru ini, dua kelompok [22, 23] berhasil mensintesis lembaran boron 2D kristal tipis atom pada permukaan perak dengan langsung menguapkan sumber boron murni melalui epitaksi berkas molekul.
Manix dkk. [22] menemukan dua fase yang berbeda dari lembaran boron pada substrat perak menggunakan resolusi tinggi scanning tunneling microscopy (STM) karakterisasi:fase bergaris dan fase homogen. Feng dkk. [23] juga menemukan dua fase lembaran boron, yang terlihat sangat mirip dengan yang dilaporkan dalam laporan Mannix et al., dan mereka menggambarkan fase homogen dengan deretan tonjolan zigzag sebagai χ3 kisi lembaran boron. Di sisi lain, interpretasi mereka untuk fase garis sangat berbeda. Manix dkk. [22] menetapkan fase bergaris sebagai kisi segitiga tertekuk tanpa kekosongan. Tapi Feng dkk. [23] mengusulkan fase garis menjadi kisi persegi panjang yang menampilkan baris paralel lubang heksagonal, yang dikenal sebagai 12 lembar.
Konfigurasi dan properti yang tepat, serta aplikasi lembaran boron 2D ini, telah menarik perhatian yang luar biasa [19, 22, 24, 25]. Dilaporkan bahwa borofen segitiga tertekuk adalah logam yang sangat anisotropik dengan modulus Young tinggi di sepanjang arah kursinya yang melebihi graphene [22]. Matahari dkk. juga menemukan bahwa konduktivitas termal kisi dari borofen segitiga tertekuk sangat anisotropik [26]. Selain itu, Gao et al. melaporkan bahwa 12 borofen dan 3 borofen mungkin merupakan fase superkonduktor lain dari boron selain MgB2 lapisan tipis [27]. Namun, stabilitas termodinamika 12 borofen dan 3 borofen kontroversial [27, 28]. Menurut penelitian Gao et al., keduanya 12 borofen dan 3 borofen stabil [27]. Tapi Penev dkk. melaporkan bahwa keduanya β12 borofen dan 3 borofen memiliki frekuensi imajiner di dekat titik G dalam spektrum fononnya [28].
Untuk memberikan pemahaman yang lebih baik untuk borofen yang dapat dicapai secara eksperimental, kami secara sistematis menyelidiki kemungkinan struktur atom dan stabilitasnya, serta sifat elektronik dengan melakukan perhitungan prinsip pertama. Hasil kami menunjukkan bahwa 12 dan 3 lembaran secara termodinamika tidak stabil. Selain itu, konfigurasi segitiga tertekuk, 12 , dan 3 lembaran semua menunjukkan fitur logam. Selain itu, kami telah mensimulasikan gambar STM untuk monolayer boron berdiri bebas dan epitaksial pada permukaan Ag (111); kami menemukan segitiga melengkung dan 12 lembaran boron pada permukaan Ag (111) keduanya terlihat sebagai fase garis tetapi dengan sedikit perbedaan.
Metode Komputasi
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan paket simulasi Vienna ab-initio (VASP) berdasarkan teori fungsi kepadatan (DFT) [29, 30]. Metode proyektor-augmented-gelombang diadopsi untuk perhitungan interaksi elektron-ion [31, 32]. Dan interaksi pertukaran-korelasi elektronik dijelaskan oleh pendekatan gradien umum (GGA) menggunakan fungsional Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) [33]. Fungsi gelombang diperluas dalam basis gelombang bidang dengan pemutusan energi 500 eV. Zona Brillion pertama diambil sampelnya dengan 25 × 15 × 1, 15 × 9 × 1, dan 11 × 11 × 1 k-mesh untuk segitiga tertekuk, β12 , dan 3 fase borofen, masing-masing. Untuk mensimulasikan lembaran boron 2D, ruang vakum minimal 20 disertakan di sepanjang arah Z untuk meminimalkan interaksi antara gambar periodik. Kriteria konvergensi ditetapkan ke 10
−5
eV antara dua langkah ionik untuk proses konsistensi diri. Semua struktur direlaksasi sepenuhnya hingga gaya pada setiap atom kurang dari 0,02 eV Å
−1
, dan dua lapisan bawah atom perak diperbaiki. Spektrum dispersi phonon telah dihitung dengan menggunakan metode perpindahan hingga seperti yang diterapkan dalam paket PHONOPY [34].
Gambar STM disimulasikan menggunakan rumus Tersoff-Hamann dan ekstensinya [35]. Secara singkat, dengan asumsi bahwa kerapatan keadaan ujung konstan, kita dapat memperkirakan arus tunneling STM dengan kerapatan lokal keadaan, \( \rho \left(\overrightarrow{r},E\kanan) \), sebagai hanya variabel dengan ekspresi berikut:
di mana \( \rho \left(\overrightarrow{r},E\right) \) adalah LDOS pada permukaan sampel, \( {\psi}_i\left(\overrightarrow{r}\right) \) adalah contoh fungsi gelombang dengan energi Ei , dan EB adalah energi Fermi. Ketika keadaan di \( \rho \left(\overrightarrow{r},E\right) \) diisi, itu juga umum untuk merujuk ke \( \rho \left(\overrightarrow{r},E\right) \) sebagai kerapatan muatan keadaan. Gambar STM yang disimulasikan diperoleh menggunakan mode arus konstan berdasarkan kepadatan elektron yang dihitung.
Hasil dan Diskusi
Gambar 1 menunjukkan hasil perhitungan kami untuk segitiga tertekuk, 12 , dan 3 struktur kisi borofena. Tidak seperti konfigurasi graphene tipis dan planar heksagonal satu atom, borofen segitiga tertekuk menunjukkan tekuk sepanjang satu arah kisi. Di sisi lain, struktur 12 dan 3 borofen berbentuk planar tanpa tekuk di luar bidang. Gambar 1a menunjukkan bahwa ada dua atom boron dalam sel satuan borofen segitiga tertekuk. Dan grup ruang dari borofen segitiga tertekuk adalah Pmmn. Konstanta kisi yang dioptimalkan adalah a = 1.613 Å dan b = 2.866 Å, sangat setuju dengan hasil teoretis dan eksperimen sebelumnya [22]. 12 borofen yang ditunjukkan pada Gambar. 1b telah mengisi dan mengosongkan segi enam sepanjang arah zigzag; grup ruang yang sesuai adalah P2mm. Ada lima atom boron dalam sel satuan. Konstanta kisi adalah 2,916 dan 5,075 Å di sepanjang a dan b arah. Sel satuan dari 3 borofen adalah belah ketupat, memiliki empat atom boron dan konstanta kisi 4,448 Å. Grup ruangnya adalah C2mm. Tabel 1 mencantumkan hasil perhitungan kami pada konstanta kisi, yang sesuai dengan hasil sebelumnya [22, 23, 27, 36].
Tampilan atas dan samping segitiga melengkung (a ), 12 (b ), dan 3 (c ) lembaran boron. Bola hijau mewakili atom boron. Persegi panjang dan belah ketupat yang dibatasi oleh garis hitam pekat menunjukkan sel satuan. Huruf a dan b mewakili parameter kisi
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1, ada lowongan di kedua β12 dan 3 lembar tetapi tidak dalam kisi segitiga tertekuk dan jumlah lowongan di β12 dan 3 borofen berbeda. Konsentrasi kekosongan η didefinisikan sebagai rasio antara jumlah situs lowongan dan total situs (termasuk lowongan) dalam sel unit; itu adalah kuantitas yang menggambarkan lembaran boron dari sudut pandang global dan lokal [9]. η adalah 1/6 dalam β12 kisi dan 1/5 dalam χ3 kisi. Dibandingkan dengan 12 kisi, Gambar 1c menunjukkan bahwa baris kekosongan tetangga di 3 borofen digeser setengah dari konstanta kisi dalam arah zigzag, menghasilkan bidang simetri C2mm.
Kami menghitung energi rata-rata setiap atom boron menggunakan persamaan berikut untuk tiga struktur dan menggunakannya untuk membandingkan stabilitas relatif dari tiga struktur; metode ini telah diterapkan di Ref. [23]
dimana Eborofen dan n adalah energi dan jumlah atom boron dalam satu unit sel, masing-masing. Hasil perhitungan kami dirangkum dalam Tabel 2. Ini menunjukkan bahwa 12 fase yang paling stabil, sedangkan 3 fase adalah yang paling tidak stabil dengan energi yang relatif lebih tinggi 0,08 eV.
Kami kemudian menghitung spektrum dispersi fonon untuk tiga fase segitiga tertekuk, 12 , dan 3 borofen. Gambar 2 menunjukkan spektrum dispersi fonon sepanjang arah simetri tinggi. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 2a, ada tiga cabang fonon akustik dan tiga optik untuk borofena segitiga tertekuk. Ini juga menunjukkan nilai imajiner di dekat titik G sepanjang arah X–G, yang menunjukkan bahwa kisi tidak stabil di sepanjang a arah, yang menjelaskan garis yang terbentuk di sepanjang a arah dalam gambar STM eksperimental [23]. Faktanya, penelitian terbaru menunjukkan bahwa tarik biaksial dan tarik uniaksial tidak dapat menstabilkan borofena segitiga tertekuk yang berdiri bebas bahkan di bawah tegangan tarik 0,08% [36, 37]. Gambar 2b, c menunjukkan bahwa ada juga frekuensi imajiner di dekat titik G dari 12 dan 3 fase. Hasil kami menunjukkan bahwa ketiga fase segitiga tertekuk, β12 , dan 3 tidak stabil.
Dispersi fonon dari a segitiga melengkung, b12 , dan c3 lembaran boron. Titik simetri tinggi ditunjukkan di sudut kiri
Kami mempelajari lebih lanjut struktur elektronik borofen segitiga tertekuk, 12 borofen, dan 3 borofen. Struktur pita yang dihitung sepanjang arah simetri tinggi ditunjukkan pada Gambar. 3. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3, ketiga fase segitiga tertekuk, 12 , dan 3 borofen adalah logam. Khususnya, untuk borofen segitiga tertekuk seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3a, tiga pita energi melintasi tingkat Fermi:satu sepanjang arah S–Y dan dua lainnya sepanjang arah G–X. Namun, kami telah menyebutkan di bagian di atas bahwa segitiga tertekuk tekuk di sepanjang b arah, yang membuka celah pita masing-masing 9,63 dan 4,32 eV di sepanjang arah X–S dan Y–G. Hal ini menunjukkan bahwa borofen segitiga tertekuk berperilaku sebagai logam dengan anisotropi yang kuat dan konduktivitas listrik terbatas sepanjang bergelombang a arah.
Struktur pita terhitung untuk a segitiga melengkung, b12 , dan c3 lembaran boron. Energi Fermi disetel ke nol. Titik simetri tinggi ditampilkan di sudut kiri
Selain itu, kami mempelajari struktur atom dan stabilitas segitiga tertekuk, 12 , dan 3 lembaran boron pada substrat Ag (111). Hasilnya ditunjukkan pada Gambar. 4. Sel satuan borofen segitiga tertekuk pada permukaan Ag(111) adalah supersel (1 × 3) dari borofen segitiga tertekuk berdiri bebas dan supersel persegi panjang 1 × (√3)R30° dari Ag (111) substrat. Untuk konfigurasi 12 sheet pada permukaan Ag(111), sel satuan adalah sel satuan dari β12 borofen dan supersel 1 × (√3)R30° dari permukaan Ag(111). Perhitungan kami menunjukkan bahwa 12 borofen cocok dengan permukaan Ag (111) (~ 1% ketidakcocokan) lebih baik daripada borofen segitiga tertekuk (~ 3% ketidakcocokan). 3 borofena membentuk dua konfigurasi pada permukaan Ag (111), seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4c, d, yang diberi nama sebagai χ3 dan 3 '. Sel satuan dari 3 adalah belah ketupat dengan konstanta kisi a = 8.67 Å, dan sel satuan 3 ' adalah ortorombik dengan parameter kisi a = 2,89 Å dan b = 25,02 Å; itu adalah supercell 1 × (5√3)R30° dari permukaan Ag(111).
Tampak atas dan samping lembaran boron pada permukaan Ag(111). a Segitiga gesper, b12 , c3 , dan d3 ' lembar boron. Bola hijau dan abu-abu masing-masing mewakili atom boron dan perak. Persegi panjang dan belah ketupat yang dibatasi oleh garis hitam pekat menunjukkan sel satuan lembaran boron pada permukaan Ag(111)
Menurut perhitungan kami, jarak vertikal dari permukaan Ag (111) ke lapisan atom boron bawah dan atas dari borofen segitiga tertekuk masing-masing adalah 2,5 dan 3,3 Å, yang menunjukkan interaksi lemah antara lembaran boron dan substrat Ag. 12 , 3 , dan 3 ’ lembaran semuanya tetap datar pada permukaan Ag (111), dan jarak vertikal antara lembaran boron dan permukaan Ag adalah 2,4~2,9 Å. Hasilnya sesuai dengan ketebalan terukur ~ 2,7 hingga 3,1 Å yang dilaporkan oleh Mannix et al. [22]. Kami membandingkan struktur atom segitiga tertekuk, 12 , 3 , dan 3 ' fase borofen pada substrat Ag dengan rekan-rekan dari borfena berdiri bebas dan menemukan bahwa keempat struktur ini sedikit berubah. Tinggi tekuk h borofen segitiga tertekuk lebih pendek dari 0,910 hingga 0,857 Å, dan panjang B-B lebih panjang sekitar 0,1 Å. Selain itu, lowongan segi enam di 12 borofen menyusut sepanjang arah, dan yang ada di 3 borofen menjadi sedikit lebih besar.
Serupa dengan perhitungan untuk stabilitas relatif dari borofen yang berdiri sendiri, kami selanjutnya menghitung energi rata-rata setiap atom boron untuk lembaran boron pada permukaan Ag(111) melalui rumus berikut:
dimana Etot adalah energi total lembaran boron dan permukaan Ag (111), Esub adalah energi substrat Ag, dan n adalah jumlah atom boron dalam satu unit sel. Hasil kami menunjukkan bahwa kemungkinan membentuk segitiga tertekuk, 12 , 3 , dan 3 ' kisi-kisi pada permukaan Ag (111) serupa berdasarkan energi dekatnya. Selain itu, energi borofena pada permukaan Ag (111) lebih rendah 0,1~0,2 eV per atom boron relatif terhadap lembaran yang berdiri sendiri. Ini berarti bahwa permukaan Ag (111) menstabilkan borofena.
Gambar 5 menunjukkan gambar STM simulasi kami untuk lembaran boron yang berdiri sendiri dan yang tumbuh pada permukaan Ag (111), serta kerapatan muatan parsial untuk lembaran boron yang berdiri sendiri. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5a, lembaran boron segitiga tertekuk yang berdiri bebas memiliki garis-garis titik terang. Gambar 5d menunjukkan bahwa titik terang berasal dari pz orbit atom boron atas. Gambar 5b menunjukkan deretan titik bulat gelap yang dikelilingi oleh segi enam terang. Jelas, kekosongan heksagonal di 12 kisi yang ditunjukkan pada Gambar 1b menghasilkan bintik-bintik gelap, sedangkan segi enam yang cerah sesuai dengan σ orbit atom boron di sekitar lubang segi enam seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5e. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 5c, 3 lembar menampilkan pola rombohedra bintik-bintik terang dalam bentuk dumbbell. Bintik-bintik dumbbell cerah ini sebenarnya adalah pz orbit dua atom boron dan σ orbit terbentuk di antara mereka.
Gambar STM simulasi lembaran boron berdiri bebas dan epitaksial pada permukaan Ag(111). Berdiri bebas a segitiga, b12 , dan c3 lembaran boron. Kepadatan muatan parsial berdiri bebas d segitiga, e12 , dan f3 lembaran boron. g Segitiga tertekuk, h12 , i3 , dan j3 ' lembar boron pada permukaan Ag (111). Tegangan biasnya adalah 1,0 V. Bola hijau mewakili atom boron. Persegi panjang dan belah ketupat yang dibatasi oleh garis merah solid menunjukkan sel satuan dari lembaran boron yang berdiri sendiri dan yang tumbuh pada permukaan Ag(111), masing-masing. Pengamatan eksperimental k fase garis di Ref. [22], l fase garis di Ref. [23], dan m fase homogen dalam Ref. [23]
Lembaran boron pada substrat Ag semuanya memiliki pola satuan yang lebih besar dibandingkan dengan yang berdiri sendiri karena ketidakcocokan antara sel satuan borofena dan permukaan Ag (111). Gambar 5g menunjukkan gambar STM simulasi kami untuk lembaran boron segitiga tertekuk pada permukaan Ag (111). Ini menampilkan garis-garis titik terang dalam bentuk gelendong, yang sangat cocok dengan pengamatan eksperimental [22]. Dibandingkan dengan gambar lembaran boron segitiga tertekuk berdiri bebas yang ditunjukkan pada Gambar. 5a, sel satuan gambar STM lembaran boron segitiga tertekuk pada permukaan Ag (111) meningkat menjadi tiga kali lipat. Dan bentuknya berubah menjadi spindel dari bulat. Gambar STM dari 12 lembar pada permukaan Ag (111) yang ditunjukkan pada Gambar. 5h menunjukkan deretan bintik-bintik oval gelap yang dikelilingi oleh empat titik terang di keempat sudutnya. Berbeda dengan gambar berdiri bebas 12 lembar ditunjukkan pada Gambar. 5b, titik terang berasal dari pz orbit atom boron di pusat segi enam. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5i, 3 sheet memiliki pola STM rombohedra yang sesuai dengan fase S2 yang diamati secara eksperimental [23]. Kelompok titik terang dalam sel satuan rombohedra sesuai dengan σ orbit dan pz orbit atom boron yang lebih tinggi dalam sel satuan, sedangkan atom boron lainnya tidak terlihat karena lebih rendah.
Manix dkk. [22] dan Feng dkk. [23] keduanya melaporkan fase garis untuk lembaran boron 2D pada permukaan Ag (111) berdasarkan pengamatan STM mereka, dan kedua gambar STM menampilkan deretan tonjolan paralel. Namun, bentuk titik terang pada kedua pengamatan eksperimental berbeda; mereka adalah gelendong dalam laporan Mannix et al. [22] dan oval dalam Feng et al. [23]. Gambar STM simulasi kami dari segitiga tertekuk dan 12 lembaran boron sangat cocok dengan fase garis yang diamati secara eksperimental di Ref. [22] dan Ref. [23], masing-masing, dan gambar yang ditunjukkan pada Gambar. 5g, h jelas mereproduksi perbedaan antara pengamatan eksperimental Mannix et al. [22] dan Feng dkk. [23]. Ini juga memberi kita cara untuk membedakan dua kisi segitiga tertekuk dan β12 . Adapun gambar STM dari 3 lembar pada permukaan Ag (111), seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5i, itu setuju dengan pengamatan eksperimental [23], tetapi hasil kami menunjukkan bahwa titik terang berasal dari atom boron di tepi kekosongan heksagonal alih-alih segitiga terisi daerah seperti yang ditunjukkan dalam Ref. [23].
Untuk lebih membedakan struktur kisi lembaran boron pada permukaan Ag (111), kami mensimulasikan gambar STM lembaran boron pada Ag (111) pada beberapa tegangan bias yang berbeda. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6, gambar STM yang disimulasikan untuk tampilan garis-garis borofena segitiga tertekuk dari bintik-bintik terang dalam bentuk gelendong pada tegangan positif. Namun pada tegangan bias negatif 0,4 V, gambar STM yang disimulasikan menunjukkan garis-garis terang dan gelap, yang sangat cocok dengan hasil eksperimen [22]. Di sisi lain, gambar STM simulasi 12 borofen mempertahankan bentuk oval pada tegangan bias positif dan negatif. Oleh karena itu, struktur segitiga tertekuk lebih mungkin menjadi konfigurasi fase garis yang benar. Adapun gambar STM dari 3 boron, Gambar 6 menunjukkan bahwa titik terang di semua gambar berasal dari atom boron di tepi kekosongan heksagonal, tetapi kontras terangnya berubah saat tegangan berubah dari positif ke negatif. Karena tegangan bias 0,2 dan 0,4 V, kecerahan bintik-bintik serupa. Selain itu, gambar STM simulasi kami untuk 3 ’ konfigurasi terlihat serupa pada tegangan bias dari 0,8 hingga 1,0 V (Gbr. 6). Semuanya menunjukkan titik terang yang berasal dari atom boron di tepi kekosongan heksagonal, tetapi hanya atom boron yang lebih tinggi yang terlihat dan atom boron yang lebih rendah di tengah sel satuan yang tidak terlihat.
Gambar STM simulasi untuk lembaran boron pada Ag(111). Borofen segitiga tertekuk pada Ag (111) di a 0,8, e 0.2, i 0,4, dan m 1.0 V. 12 borofen pada Ag (111) di b 0,8, f 0,2, j 0.4, dan n 1.0 V. 3 borofen pada Ag (111) di c 0,8, g 0,2, k 0.4, dan o 1.0 V. 3 ’ borofena pada Ag (111) pada d 0,8, j 0,2, l 0.4, dan p 1.0 V. Bola hijau mewakili atom boron. Persegi panjang dan belah ketupat yang dibatasi oleh garis merah solid menunjukkan sel satuan dari lembaran boron yang tumbuh pada permukaan Ag (111)
Kesimpulan
Singkatnya, kami melakukan perhitungan prinsip pertama pada struktur atom, stabilitas, dan properti elektronik untuk tiga lembar boron 2D yang baru-baru ini tumbuh di permukaan logam, yaitu segitiga tertekuk, β12 , dan 3 kisi. Perhitungan kami menunjukkan bahwa ketiga lembaran boron secara termodinamika tidak stabil tanpa dukungan substrat logam. Struktur pita menunjukkan bahwa lembaran boron segitiga tertekuk berperilaku sebagai logam dengan anisotropi kuat dan 12 dan 3 lembaran boron juga logam tanpa celah energi. Selain itu, hasil kami menunjukkan bahwa energi untuk ketiga jenis kisi sangat dekat dan kecocokan kisi antara segitiga tertekuk dan 12 lembaran boron dan permukaan Ag (111) cukup kecil. Selanjutnya, kami telah menemukan bahwa segitiga tertekuk dan 12 lembaran boron pada Ag (111) membentuk kisi persegi panjang dan pola garis paralel dari gambar STM tetapi dengan sedikit perbedaan. Hasil kami memberikan detail untuk membedakan kedua kisi. Yang terpenting, gambar STM simulasi kami memberikan penjelasan baru pada lembaran boron yang diamati secara eksperimental pada permukaan Ag(111).
