[发明专利]通过外加剪切应变调控二维/三维复合材料导电性的方法

权利要求书

1.一种通过外加剪切应变调控二维/三维复合材料导电性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据石墨烯和金刚石界面匹配情况，建立多组石墨烯/金刚石复合材料结构；

S2、对所述多组石墨烯/金刚石复合材料结构进行结构弛豫和优化，通过计算不同石墨烯/金刚石复合材料结构连接方式的界面能，确定界面能最低的亚稳定结构；

S3、对所述亚稳定结构施加剪切应变，获取剪切应变-应力曲线，并计算不同剪切应变条件下所述亚稳定结构的能带，获取剪切应变-能带隙关系；

S4、根据所述剪切应变-能带隙关系，通过施加不同剪切应变调控石墨烯/金刚石复合材料的导电性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，结构优化是采用基于密度泛函理论的第一性原理计算实现的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述亚稳定结构含有至少两种界面连接方式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，对所述亚稳定结构施加剪切应变的具体操作为：对周期性模型施加增量变形，将每次增量加载后的模型在进行结构弛豫和优化后作为下一次增量加载的初始构型，其中加载方向不优化；利用应变矩阵将无应变的原子基向量矩阵转化为应变后的原子基向量矩阵，使晶体逐步变形。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：通过改变晶体的轴角以模拟剪切应变。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中，采用基于HSE06泛函的混合泛函计算能带。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述剪切应变-应力曲线，提取不同剪切应变下的原子结构及连续剪切应变过程中界面处化学键的断裂与重组的演化过程，得到剪切应变对结构相变的影响规律。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：采用VESTA与OVITO软件提取原子结构及化学键的断裂与重组的演化过程。

9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，步骤S4中，通过施加如下连续剪切应变γ调控石墨烯/金刚石复合材料的导电性：

（1）γ＝0，石墨烯/金刚石复合结构的能带隙为负值，显示导体特性；

（2）0＜γ≤0.24或0.28＜γ≤0.50，石墨烯/金刚石复合结构由石墨烯和金刚石两部分组成，其能带隙小于或等于1 eV，显示导体特性；

（3）0.24＜γ≤0.28，石墨烯/金刚石复合结构相变为由立方金刚石和六方金刚石两部分组成，其能带隙大于1 eV且小于或等于4 eV，显示半导体特性；

（4）γ＞0.50，石墨烯/金刚石复合结构完全相变为六方金刚石，其能带隙大于4 eV，显示绝缘体特性。