复合材料学报

作者：秦亚飞, 曾雨, 王冬, 杨友朋, 卢鑫雨,

关键词：异质结构, 压力传感器, 分子动力学模拟, 密度泛函理论, 能量变化,

石墨烯和六方氮化硼(h-BN)层状材料的垂直堆叠组成的范德瓦尔斯异质结构，是制造高质量石墨烯器件的理想模型。我们提出了一种新型压力传感器的结构，在Si/SiO₂衬底上用石墨烯/h-BN异质结构作为压力敏感薄膜。通过分子动力学模拟的方法，从分子原子层面得到了石墨烯和石墨烯/ h-BN异质结构的应力-应变关系，发现单层石墨烯的弹性模量约为907 GPa，随着温度的升高，弹性模量数值会变小。进而分析了石墨烯/h-BN异质结构的力学特性和温度特性，得出异质结构的弹性模量为1343 GPa，异质结构的力学参数对温度的敏感性比石墨烯低。其次，根据密度泛函理论和CASTEP分析了石墨烯/h-BN异质结构键合时的能量变化以及三种不同构型的几何优化，得出AB型(一个碳在氮上，另一个在六方氮化硼的中心)为最优构型，带隙打开最大为3.803 eV。计算得到了此构型的能带结构与态密度。这些结果为石墨烯/h-BN异质结构压力传感器的设计与制作提供了一定的理论基础与依据。

来源：2022年第7期

《复合材料学报》期刊编辑部

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