Electronic and vibrational properties ofV2C-based MXenes: From experiments to first-principles modeling

拉曼光谱 密度泛函理论 材料科学 声子 从头算 结晶学 分子振动 红外线的 物理 凝聚态物理 化学 量子力学
作者
Aurélie Champagne,Lu Shi,T. Ouisse,Benoît Hackens,Jean‐Christophe Charlier
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:97 (11) 被引量:185
标识
DOI:10.1103/physrevb.97.115439
摘要

In the present work, the electronic and vibrational properties of both pristine V$_2$C and fully-terminated V$_2$CT$_2$ (where T = F, O, OH) 2D monolayers are investigated using density functional theory. Firstly, the atomic structures of V$_2$C-based MXene phases are optimized and their respective dynamical stabilities are discussed. Secondly, electronic band structures are computed indicating that V$_2$C is metallic as well as all the corresponding functionalized systems. Thirdly, the vibrational properties (phonon frequencies and spectra) of V$_2$C-based MXenes are computed thanks to density functional perturbation theory and reported for the first time. Both Raman (E$_g$, A$_{1g}$) and infrared active (E$_u$, A$_{2u}$) vibrational modes are predicted \textit{ab initio} with the aim to correlate the experimental Raman peaks with the calculated vibrational modes and to assign them with specific atomic motions. The effect of the terminal groups on the vibrational properties is emphasized as well as on the presence and position of the corresponding Raman peaks. Our results provide new insights for the identification and characterization of V$_2$C-based samples using Raman spectroscopy.
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