Структура и устойчивость дефектного силицена на подложках (001) Ag и (111) Ag: компьютерный эксперимент

Abstract

Методом молекулярной динамики исследована структура и устойчивость двухслойного дефектного силицена на подложках Ag (001) и Ag (111). Трансформация функции радиального распределения силицена, происходящая за счет формирования моно-, би-, три- и гексавакансий, в основном сводится к уменьшению интенсивности пиков и исчезновению "плеча" на втором пике. Со временем может происходить объединение поливакансий, а также их деление и формирование вакансионных кластеров. Согласно геометрическому критерию, подложка Ag (001) обеспечивает большую устойчивость совершенного двухслойного силицена. Однако более низкое значение энергии дефектного силицена на этой подложке наблюдается только при наличии в нем моно- и бивакансий. Изменение размера дефектов создает смену энергетического приоритета в выборе между подложками Ag (001) и Ag (111). Движение иона лития по расширенному каналу между двумя листами силицена приводит к дальнейшему разупорядочению дефектной структуры силицена, при этом наиболее сильные напряжения в силицене создаются силами, направленными перпендикулярно напряженности внешнего электрического поля. Эти силы доминируют в силиценовом канале, стенка которого поддерживается подложкой Ag (001) или Ag (111). Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект N 6-13-00061). DOI: 10.21883/FTT.2017.06.44496.300

Компьютерное Моделирование Структуры И Механических Свойств Слоев Силицена На Графите При Движении Иона Лития

“…В случае гексавакансий непроходимость канала за 100 ps появляется только при зазоре h g = 0.80 nm. Сильное взаимодействие с подложкой разрушает нижний и верхний листы как совершенного, так и дефектного силицена на подложках Ag(001) и Ag(111) и делает этот материал непригодным для конструирования анода литий-ионной батареи [15]. Таким образом, использование графитовой подложки для поддержки силиценового канала создает лучшую проходимость канала ионом лития, чем применение серебряной подложки или двухсторонней поддержки силиценового канала листами графена.…”

“…Расположение силиценового канала на графите существенно снижает максимальные локальные напряжения , появляющиеся в стенках канала при движении по нему иона Li + . Так полученная при размещении силиценового канала на графите средняя величина |σ z z | max меньше аналогичной характеристики, обнаруженной в случае канала на подложках Ag(001) и Ag(111) приблизительно в 2.4 раза и в 5.3 раза уступает значению |σ z z | max , установленному при использовании для поддержки канала графена [15,32]. Ослабление напряжения |σ z z | max при переходе к неметаллической подложке связано с существенно более слабыми взаимодействиями Si−C по сравнению с взаимодействиями Si−Ag.…”

“…Причем при переходе от силицена с моновакансиями к силицену с гексавакансиями величина смещений увеличивается. Аналогичная картина наблюдается для систем с подложками Ag (001) и Ag (111) [15]. Исключение мелких геометрических элементов в многогранниках Вороного позволяет перейти к анализу более вероятных геометрических соседей, обнаруживаемых в окружении иона Li + .…”

“…Силицен открывает перспективу полной совместимости его применения с уже существующими кремниевыми технологиями. Более того, силицен на графитовой подложке представляет собой гораздо менее дорогостоящее решение, чем технологии на основе серебряных подложек [15]. Исследования, представленные в работе [15], указывают на принципиальные трудности использования листов силицена на серебряных подложках как электрода литий-ионной батареи.…”