Hybrid density functional study of structural and electronic properties of functionalized Tin+1Xn(X=

MXenes公司 混合功能 密度泛函理论 材料科学 氮化物 金属 碳化物 电子结构 费米能级 结晶学 计算化学 物理 纳米技术 化学 量子力学 图层(电子) 冶金 电子
作者
Yu Xie,Paul R. C. Kent
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:87 (23) 被引量:539
标识
DOI:10.1103/physrevb.87.235441
摘要

Density functional theory simulations with conventional (PBE) and hybrid (HSE06) functionals were performed to investigate the structural and electronic properties of MXene monolayers, \ce{Ti_{n+1}C_n} and \ce{Ti_{n+1}N_n} ($n$ = 1--9) with surfaces terminated by O, F, H, and OH groups. We find that PBE and HSE06 give similar results. Without functional groups, MXenes have magnetically ordered ground states. All the studied materials are metallic except for \ce{Ti_{2}CO_{2}}, which we predict to be semiconducting. The calculated density of states at the Fermi level of the thicker MXenes ($n$ $\geqslant$ 5) is much higher than for thin MXenes, indicating that properties such as electronic conductivity and surface chemistry will be different. In general, the carbides and nitrides behave differently with the same functional groups.
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