Ab initio modelling of a bilayer graphene

С помощью метода функционала электронной плотности проведено численное моделирование двухслойного графена. Исследовалась структура и энергия связи слоев в зависимости от представления волновой функции системы: плоские волны (пакет VASP) и атомноподобные орбитали (пакет SIESTA) и выбора приближения для обменно-корреляционного (XC) функционала. Было показано, что в свободной форме система приходит к устойчивой АВ-структуре двухслойного графена. Расчет энергии связи слоев показал, что результаты моделирования, выполненного с разным базисом для волновой функции, согласуются при использовании соответствующих друг другу XC-функционалов и учете поправки к ошибке суперпозиции базисного набора в методе сильной связи. Приближение обобщенных градиентов (GGA) ожидаемо дало заниженные значения энергии взаимодействия слоев графена. Сравнение с экспериментальными данными показало, что лучше всего энергетические и геометрические характеристики двухслойного графена описывает приближение локальной электронной плотности (LDA). Полуэмпирические поправки Гримме 2-го и 3-го поколения для GGA дали оценки энергии связи выше, чем LDA, но тоже близкие к экспериментальным результатам.