二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt) 弹性、电子结构和热导率

摘要

基于第一性原理计算方法,研究了二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)的稳定性、弹性、电子结构和热导率.计算结果显示,二维XO_(2)同时具备较好的机械和动力学稳定性.此外,二维NiO_(2),PdO_(2)和PtO_(2)的杨氏模量分别为124.69 N/m,103.31 N/m和116.51 N/m,泊松比分别为0.25,0.24和0.27,并呈现各向同性.电子能带结构表明,二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)为间接带隙半导体,计算能隙分别为2.95 eV,3.00 eV和3.34 eV,且价带顶和导带底的能级主要由Ni-3d,Pd-4d,Pt-5d和O-2p轨道电子组成.通过畸变势理论计算载流子迁移率,结果显示二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)沿armchair和zigzag方向的有效质量和形变势表现出明显的各向异性,电子/空穴的迁移率最高分别为13707.96/53.25 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),1288.12/19.18 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)和404.71/270.60 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1).此外,在300 K温度下,二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)的晶格热导率分别为53.55 W·m^(-1)·K^(-1),19.06 W·m^(-1)·K^(-1)和17.43 W·m^(-1)·K^(-1),这表明二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)在纳米电子材料和导热器件方面具备应用潜力.