Теоретическое исследование трёхмерной фазы, состоящей из бинарных алмазоподобных слоёв

Методом теории функционала плотности были проведены исследования структуры и свойств новой углеродной слоевой фазы, состоящей из бинарных алмазоподобных слоёв DL${}_{6}$. В результате расчётов установлено, что кристаллическая решётка этой фазы относится к пространственной группе P6${}_{3}$/mmc (№ 194). Упаковка алмазоподобных слоёв в структуре фазы DL${}_{6}$ P6${}_{3}$/mmc подобна AB-упаковке графеновых слоёв в гексагональном графите. Гексагональная элементарная ячейка имеет следующие параметры: $a$ = $b$ = 0.2738 нм, $c$ = 0.9723 нм, $Z$ = 8. Расчётные значения плотности и энергии когезии фазы DL${}_{6}$ P6${}_{3}$/mmc составляют 2.529 г/см${}^{3}$ и 6.65 эВ/атом соответственно. Расчёт электронной структуры показал, что новая фаза должна быть полупроводником с шириной непрямой запрещённой зоны 1.5 эВ. Также был рассчитан модуль объёмной упругости, который составил 261 ГПа. Максимальные модули Юнга (784–843 ГПа) фазы DL${}_{6}$ P6${}_{3}$/mmc наблюдаются вдоль кристаллографических направлений в плоскости слоёв, тогда как перпендикулярно слоям модуль Юнга на порядок меньше (40 ГПа). В результате молекулярно-динамического моделирования установлено, что структура новой фазы должна быть устойчивой до 260 К при нормальном давлении. Кроме того, для экспериментальной идентификации фазы DL${}_{6}$ P6${}_{3}$/mmc в синтезированных углеродных материалах была рассчитана её порошковая рентгенограмма.