硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)缺陷態(tài)電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究

陳文浩, 馬 潔, 劉會(huì)霞, 孫啟花, 段海明

(新疆大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 烏魯木齊 830046)

1 引 言

自石墨烯成功分離[1]以來，二維材料就引起了人們極大的研究興趣，如單層硅烯、鍺烯、黑磷等[2-4]，它們都有著各自獨(dú)特的性質(zhì)和特殊的用途. 硼烯作為最新的二維材料之一，2015年由美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室課題組[5]和中國(guó)科學(xué)院物理研究所課題組[6]先后獨(dú)立成功合成，在機(jī)械性能上表現(xiàn)出比石墨烯更高的強(qiáng)度和柔韌性[7]，在電學(xué)性能上，由于其各向異性的原子結(jié)構(gòu)，硼烯表現(xiàn)出高度各向異性的金屬性能[8]. 此外，硼烯的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，有助于克服硅烯和鍺烯等易被氧化的缺點(diǎn)，在納米電子器件方面具有良好的的應(yīng)用潛質(zhì).

近年來，由兩種或多種二維納米薄層組裝形成的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)(異質(zhì)結(jié))展現(xiàn)出諸多不同于單質(zhì)二維納米薄片的新奇物理性質(zhì)和現(xiàn)象[9,10]，基于異質(zhì)結(jié)材料的器件具有傳統(tǒng)器件所不具備的超薄、柔性及透明等特點(diǎn)，在新型微納米光電子器件方面展現(xiàn)出有良好的應(yīng)用前景[11,12]. 近年來，許多基于石墨烯的二維異質(zhì)結(jié)(如磷烯、InSe以及MS2等與石墨烯相結(jié)合[13-16])被廣泛研究. 最近，石墨烯-硼烯異質(zhì)結(jié)也引起了研究者的關(guān)注：2019年首次在實(shí)驗(yàn)上成功制備了硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)[17]，2020年A. Kochaev等研究了堆疊在單層石墨烯上的單層條狀硼烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，作者通過聲子譜計(jì)算驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算表征了體系的金屬性能[18].

在材料的合成制備中，通常都會(huì)存在幾何結(jié)構(gòu)缺陷，缺陷(態(tài))會(huì)顯著影響材料的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能[19]. Dongjing Liu用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了不同缺陷率石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率[20]，發(fā)現(xiàn)隨缺陷率增加異質(zhì)結(jié)熱導(dǎo)率發(fā)生明顯改變. Wei等人設(shè)計(jì)了一種平面石墨烯/六方氮化硼異質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn)缺陷態(tài)的尺寸和位置對(duì)異質(zhì)結(jié)力學(xué)性能有較大影響[21]. 然而，有關(guān)于硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)缺陷態(tài)的尺寸和位置對(duì)異質(zhì)結(jié)電子性能的研究尚未報(bào)道. 因此，本文研究了缺陷態(tài)對(duì)單層硼烯與單質(zhì)石墨烯相互作用所形成的二維異質(zhì)結(jié)(single-layer striped borophene stacked on top of graphene，sB-Gr)的電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用，能夠?yàn)榛诤毕輵B(tài)的二維硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的實(shí)驗(yàn)研究提供一定的理論參考.

2 計(jì)算方法

本文計(jì)算硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)采用了一個(gè)3×3×1的超胞來模擬異質(zhì)結(jié)片狀結(jié)構(gòu)，如圖1所示，圖中不同的硼原子缺陷位點(diǎn)由數(shù)字1、2、3標(biāo)識(shí). 為避免相鄰超胞沿層間的相互作用、沿超胞面外垂直方向保留20 ?的真空層. 具體計(jì)算采用VASP(ViennaAbinitiosimulation package)軟件包[22]，采取GGA-PBE交換關(guān)聯(lián)勢(shì)[23]，使用平面波贗勢(shì)基組，截?cái)嗄茉O(shè)置為500 eV，布里淵區(qū)網(wǎng)格密度取7×7×1，幾何結(jié)構(gòu)弛豫中原子受力收斂標(biāo)準(zhǔn)為0.01 eV/?、能量收斂標(biāo)準(zhǔn)為10-6eV，考慮異質(zhì)結(jié)中層間相互作用計(jì)算中使用了DFT-D2范德華力修正[24].從頭算分子動(dòng)力學(xué)模擬采用NVT系綜，所有計(jì)算均采用自旋非限制方式進(jìn)行.

對(duì)于完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)(如圖1所示)，計(jì)算所得穩(wěn)定(靜態(tài))結(jié)構(gòu)中層間兩側(cè)的原子之間的最小距離為1.72 ?，這與A. Kochaev文章[18]計(jì)算結(jié)果完全一致，計(jì)算完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)3×3×1超胞的穩(wěn)定(靜態(tài))結(jié)構(gòu)能量為為-322.15 eV. 在分析缺陷態(tài)時(shí)考慮異質(zhì)結(jié)中石墨烯一側(cè)及硼烯一側(cè)各自單獨(dú)存在缺陷態(tài)的情形. 由于在硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)單胞中只包含相對(duì)獨(dú)立的2個(gè)碳原子和3個(gè)硼原子，為充分考慮缺陷存在的可能性，對(duì)于單原子缺陷，對(duì)超胞中不等價(jià)位的兩個(gè)碳原子分別取缺陷.當(dāng)取石墨烯中最靠近硼烯的單個(gè)碳原子空位缺陷態(tài)時(shí)，經(jīng)過直接的幾何結(jié)構(gòu)馳豫即發(fā)現(xiàn)空位對(duì)應(yīng)的最近鄰硼原子會(huì)脫離硼烯移動(dòng)到石墨烯一側(cè)，原有的硼烯/石墨烯層狀異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)遭到破壞. 當(dāng)單個(gè)碳原子空位缺陷態(tài)出現(xiàn)在距離硼烯次近鄰位置時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)其動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)也不再能表征層狀異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu). 可見，對(duì)于硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)，石墨烯基底的完整性及硼烯與石墨烯基底間的相對(duì)弱的相互作用是異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在的前提，在整個(gè)異質(zhì)結(jié)中石墨烯在影響硼烯性能的同時(shí)起到支撐硼烯結(jié)構(gòu)完整性的支撐作用，缺陷態(tài)只能出現(xiàn)在硼烯一側(cè).

3 結(jié)果與討論

3.1 缺陷取位和缺陷密度

對(duì)于異質(zhì)結(jié)中硼烯一側(cè)的缺陷態(tài)，分別考慮三個(gè)不等價(jià)位硼原子的空位缺陷. 可以距離石墨烯一側(cè)遠(yuǎn)近不同來標(biāo)記不同類型硼原子：最遠(yuǎn)硼原子為1號(hào)位、次遠(yuǎn)硼原子為2號(hào)位、最近硼原子為3號(hào)位. 圖1中分別標(biāo)出了不同類型(1、2、3號(hào)位)的硼原子缺陷位點(diǎn), 當(dāng)單原子空位缺陷態(tài)出現(xiàn)在1號(hào)位硼原子處時(shí)，硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)3×3×1超胞的穩(wěn)定(靜態(tài))結(jié)構(gòu)能量為為-316.36 eV，當(dāng)單原子空位缺陷態(tài)分別出現(xiàn)在2號(hào)位和3號(hào)位時(shí)，對(duì)應(yīng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量分別為-315.87 eV和-317.42 eV. 體系相對(duì)更低的能量使得硼單原子空位缺陷態(tài)更易在3號(hào)位形成，此時(shí)體系(異質(zhì)結(jié))結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 含單缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖. 左側(cè)為頂視圖，右側(cè)為側(cè)視圖

考慮陷態(tài)密度增加至存在雙原子空位缺陷情形. 此時(shí)，由單原子缺陷態(tài)構(gòu)造雙原子缺陷態(tài)存在多種取位方式. 對(duì)這些可能的雙空位缺陷結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算，可發(fā)現(xiàn)不同情形：對(duì)于1號(hào)位-2號(hào)位、及1號(hào)位-3號(hào)位硼原子空位形成的雙原子缺陷，經(jīng)過結(jié)構(gòu)馳豫和分子動(dòng)力學(xué)模擬后均發(fā)現(xiàn)在硼烯一側(cè)圍繞該類雙空位缺陷硼原子發(fā)生團(tuán)聚化形成小團(tuán)簇，從而不再表征二位異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu).

當(dāng)雙原子空位缺陷出現(xiàn)在2號(hào)位-3號(hào)位時(shí)，體系能量較高，相較于其他幾種缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)不具有能量?jī)?yōu)勢(shì). 由于單原子空位缺陷態(tài)時(shí)3號(hào)位缺陷態(tài)的相對(duì)明顯高的穩(wěn)定性(相較1號(hào)位及2號(hào)位缺陷態(tài)具有明顯的能量?jī)?yōu)勢(shì))，考慮雙原子空位缺陷均出現(xiàn)在3號(hào)硼原子空位的情形，此時(shí)、由于硼原子空位缺陷的排布不同會(huì)出現(xiàn)兩種雙原子空位缺陷態(tài)：接觸式雙原子空位缺陷態(tài)和非接觸式雙原子空位缺陷態(tài)，圖3中給出了這兩種不同缺陷態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖.結(jié)構(gòu)弛豫及常溫分子動(dòng)力學(xué)模擬表明兩種缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)均能夠穩(wěn)定存在(二維異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)能夠保持)，但相較非接觸式缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)(能量為-311.29 eV)、接觸式缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)具有更高的穩(wěn)定性(對(duì)應(yīng)于更低的能量-315.76 eV).

圖3 含雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖. 左側(cè)為頂視圖，右側(cè)為側(cè)視圖，上圖為接觸式，下圖為非接觸式

當(dāng)缺陷態(tài)密度增加至三空位缺陷時(shí)，從能量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性兩方面進(jìn)行考慮，三個(gè)空位缺陷均出現(xiàn)在3號(hào)位硼原子處時(shí)具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì).由于缺陷位置在硼烯中的不同排布，會(huì)出現(xiàn)四種三缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)模型，如圖4所示. 當(dāng)缺陷空位各不相鄰，可將其命名為缺陷非接觸式結(jié)構(gòu)(contactless-type)，相對(duì)應(yīng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量為-309.31 eV；當(dāng)各缺陷空位均為近鄰排布時(shí)，可將其命名為聚攏式結(jié)構(gòu)(gather-type)，相對(duì)應(yīng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量為-308.72 eV；當(dāng)缺陷空位呈鏈狀排布時(shí)稱其為串聯(lián)式線狀結(jié)構(gòu)(line-type)，靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量為-308.43 eV；當(dāng)缺陷空位相互近鄰并呈拐角式排布時(shí)將其命名為拐角式結(jié)構(gòu)(corner-type)，靜態(tài)能量為-310.41 eV.可見，拐角式三空位缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)具有更低的能量和更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在形成過程中更具有能量?jī)?yōu)勢(shì).

圖4 含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖. 左側(cè)為頂視圖，右側(cè)為側(cè)視圖. 自上而下分別對(duì)應(yīng)于聚攏式結(jié)構(gòu)、非接觸式結(jié)構(gòu)、拐角式結(jié)構(gòu)、線狀結(jié)構(gòu)

3.2 分子動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性

采用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究含缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性. 模擬均采用恒溫分子動(dòng)力學(xué)方法(NVT系綜). 模擬中溫度取為300 K、時(shí)間步長(zhǎng)為1 fs、總模擬時(shí)長(zhǎng)為3 ps. 以如上含(單、雙、三)缺陷態(tài)時(shí)能量最低的靜態(tài)結(jié)構(gòu)(稱之為理想結(jié)構(gòu))為初始結(jié)構(gòu). 圖5(a)、(c)及(e)分別對(duì)應(yīng)于初始結(jié)構(gòu)為包含單、雙、三缺陷態(tài)理想結(jié)構(gòu)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度-時(shí)間及能量-時(shí)間變化曲線.

分析圖5可見，對(duì)于含單原子缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)，從理想結(jié)構(gòu)出發(fā)，在起始過程中會(huì)出現(xiàn)能量的明顯降低，這表明含單缺陷態(tài)的初始理想異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)處于亞穩(wěn)定. 由圖5(a)可見，到500步以后能量曲線呈現(xiàn)振蕩式變化、振蕩幅度變小、能量變化漸趨穩(wěn)定. 可以對(duì)500步之后的任一個(gè)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)弛豫、其對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定靜態(tài)結(jié)構(gòu)(可稱之為淬火結(jié)構(gòu))屬性基本相同(能量及能帶結(jié)構(gòu)基本一致)，并且均能夠表征異質(zhì)結(jié)特征. 以該淬火結(jié)構(gòu)為初始結(jié)構(gòu)，對(duì)包含單缺陷態(tài)的異質(zhì)結(jié)再進(jìn)行同樣(溫度為300 K、時(shí)間步長(zhǎng)為1 fs、總模擬時(shí)長(zhǎng)為3 ps)的分子動(dòng)力學(xué)模擬，所得結(jié)果(溫度-時(shí)間及能量-時(shí)間變化曲線)示于圖5(b)中，此時(shí)，能量變化整體上無平移現(xiàn)象、只是圍繞在一個(gè)恒定值上下波動(dòng)，表明該淬火結(jié)構(gòu)為動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu). 可見，包含單缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)可以穩(wěn)定存在.

對(duì)于含雙缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的恒溫分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果與如上含單缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)結(jié)果類似. 從理想結(jié)構(gòu)出發(fā)，在起始過程中(約前300步)會(huì)出現(xiàn)能量的明顯降低，這表明含雙缺陷態(tài)的初始理想異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)處于亞穩(wěn)定.

由圖5(c)可見，到300步以后能量曲線呈現(xiàn)振蕩式變化、變化趨勢(shì)漸趨穩(wěn)定. 對(duì)300步之后的多個(gè)不同動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)弛豫、所得的穩(wěn)定靜態(tài)結(jié)構(gòu)(淬火結(jié)構(gòu))屬性(能量及能帶結(jié)構(gòu))也基本相同，并且也均能夠表征異質(zhì)結(jié)特征. 同樣，以該淬火結(jié)構(gòu)為初始結(jié)構(gòu)，對(duì)包含雙缺陷態(tài)的異質(zhì)結(jié)也再進(jìn)行同樣的分子動(dòng)力學(xué)模擬，所得結(jié)果(溫度-時(shí)間及能量-時(shí)間變化曲線)示于圖5(d)中，此時(shí)，能量變化整體上也無平移現(xiàn)象、表現(xiàn)為圍繞某個(gè)恒定值的上下波動(dòng)，表明該淬火結(jié)構(gòu)也是動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu). 可見，包含雙缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)也可以穩(wěn)定存在.

圖5 (a)、(b) 含單缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度及能量隨時(shí)間的變化((a)圖初始結(jié)構(gòu)為理想結(jié)構(gòu)、(b)圖初始結(jié)構(gòu)為淬火結(jié)構(gòu)).(c)、(d)含雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度及能量隨時(shí)間的變化((c)圖初始結(jié)構(gòu)為理想結(jié)構(gòu)、(d)圖初始結(jié)構(gòu)為淬火結(jié)構(gòu)).(e)含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度及能量隨時(shí)間的變化(初始結(jié)構(gòu)為理想結(jié)構(gòu))

對(duì)于包含三缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的恒溫分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果與如上含單、雙缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)結(jié)果不同. 從三缺陷態(tài)理想結(jié)構(gòu)(拐角式三空位缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)，參見圖4)出發(fā)，在整個(gè)模擬時(shí)間段中，體系能量曲線一直呈現(xiàn)振蕩式變化，表明該初始結(jié)構(gòu)是動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的.可見，包含三缺陷態(tài)的拐角式三空位缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)可以穩(wěn)定存在.

3.3 缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能

體系的物理化學(xué)性質(zhì)會(huì)受到缺陷態(tài)的影響.因缺陷態(tài)的存在會(huì)導(dǎo)致圍繞缺陷態(tài)的電子分布與完整(無缺陷態(tài))結(jié)構(gòu)明顯不同，從而會(huì)改變體系的電子結(jié)構(gòu)，可能會(huì)引起體系導(dǎo)電性能的改變. 圖6中給出了完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)及分別包含單、雙、三缺陷態(tài)最低能量穩(wěn)定結(jié)構(gòu)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)與分波態(tài)密度圖.

無缺陷完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)如圖6(a)所示，有多條能帶穿過費(fèi)米能級(jí)，呈現(xiàn)出無能隙的金屬特性，并且為非磁性體系. 分析圖6(b)分波態(tài)密度可見，在費(fèi)米能級(jí)附近體系電子態(tài)主要由碳的p軌道電子貢獻(xiàn)，其次是硼的p軌道電子貢獻(xiàn)次之，硼的s軌道電子貢獻(xiàn)比碳的s軌道貢獻(xiàn)明顯要大，但總體上費(fèi)米能處s電子貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于p電子，體現(xiàn)體系導(dǎo)電性能的電子基本由p電子貢獻(xiàn).

圖6(c)、(e)分別給出了含單、雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖，圖6(d)、(f)分別給出了含單、雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的分波態(tài)密度圖. 同無缺陷態(tài)的完整異質(zhì)結(jié)類似，在包含單、雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖中，在其費(fèi)米能處均有能帶穿越，均體現(xiàn)出導(dǎo)電的金屬特性. 同樣，分析二者分波態(tài)密度圖，也可以發(fā)現(xiàn)在費(fèi)米能處電子主要由C、B原子的p電子貢獻(xiàn)(C的p電子貢獻(xiàn)仍舊多于B的p電子).

圖6(g)、(h)分別給出了含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖及分波態(tài)密度圖.

圖6 (a)、(b)完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度.(c)、(d)含單缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度.(e)、(f)含雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度.(g)、(h)含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度

與完整異質(zhì)結(jié)及含單、雙缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)所體現(xiàn)出的金屬性顯著不同的是，在含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖中費(fèi)米能處無能帶穿過、體系存在能隙，具體表現(xiàn)為具有約0.43 eV帶隙的間接帶隙半導(dǎo)體特性.

此外，分析含三缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)分波態(tài)密度(圖6(h))可見，其靠近費(fèi)米能的占據(jù)態(tài)(非占據(jù)態(tài))主要由B原子的p電子貢獻(xiàn)(強(qiáng)于C原子的p電子貢獻(xiàn))，這與完整異質(zhì)結(jié)及含單、雙缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)所體現(xiàn)出的費(fèi)米能處電子態(tài)處主要來源于C的p電子的特征也明顯不同.

可見，對(duì)于硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)，伴隨缺陷態(tài)的出現(xiàn)和缺陷態(tài)密度的增加，異質(zhì)結(jié)會(huì)發(fā)生導(dǎo)電性能的轉(zhuǎn)變：從完整結(jié)構(gòu)或缺陷態(tài)密度較低(含單、雙缺陷態(tài))時(shí)的金屬性轉(zhuǎn)變?yōu)槿毕輵B(tài)密度較高(含三缺陷態(tài))時(shí)的半導(dǎo)體特性.

4 結(jié) 論

本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法系統(tǒng)研究了缺陷態(tài)位置和密度對(duì)硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及導(dǎo)電性能的影響. 結(jié)果表明，當(dāng)缺陷位點(diǎn)出現(xiàn)在石墨烯一側(cè)時(shí)將會(huì)導(dǎo)致二維雙層硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的可辨識(shí)度消失，異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此在確保硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)特性穩(wěn)定存在的前提下異質(zhì)結(jié)中空位缺陷態(tài)只能出現(xiàn)在硼烯一側(cè). 通過分析體系的能帶圖及分波態(tài)密度圖可以發(fā)現(xiàn)：完好結(jié)構(gòu)的硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)及含單、雙缺陷態(tài)的硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)均為導(dǎo)體，且其導(dǎo)電電子主要由C、B原子的p電子貢獻(xiàn)；而含三缺陷態(tài)的硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)為間接帶隙半導(dǎo)體，帶隙為0.43 eV. 這表明對(duì)于硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)、可以通過調(diào)控體系的缺陷態(tài)分布及數(shù)目(密度)來調(diào)控體系的電子結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體到半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變.