锡烯纳米带电输运性质研究

发布时间：2020-03-24 17:53

【摘要】：自从石墨烯被发现以来,硅烯、锗烯、锡烯等其它IV族元素的二维材料成为了凝聚态物理的研究热点。尤其是,锡烯具有室温量子自旋霍尔效应,和拓扑超导性质,在电子学、自旋电子学和量子计算机等方面具有重要的应用价值。本文基于第一性原理和非平衡格林函数方法,研究了掺杂、氢表面修饰和应变等方式调控锡烯(Stanene)纳米带的电子结构及其电输运性质,设计了高开关比的锡烯无结晶体管。进一步分析了纳米带量子尺寸效应对其输运性质的影响,为二维锡烯纳米带在未来纳米电子学中的应用提供理论基础,本文的研究内容及主要成果包括以下两个方面:1.扶手型锡烯纳米带的N型和P型掺杂结合第一性原理和非平衡格林函数,发现掺杂B、Al原子后边界氢钝化的扶手型锡烯纳米带(ASnNR)成P型半导体,掺杂N、P、F、Cl原子成为N型半导体,掺杂后仍为直接半导体,但能隙有所减小。掺N原子后费米能级的能带有较强的局域性,电子透射谱中费米能级处出现尖峰,使得电导值降低。基于稳定性以及电导等计算结果,我们认为掺Al和掺Cl的ASnNR能分别成为较优性能的P型和N型半导体。2.锡烯及吸氢锡烯纳米带无结晶体管电输运性质的研究首先,研究宽度对锡烯纳米带晶体管的性能影响,发现宽度为18.72?(N=9)比11.47?(N=6)的性能差,从而以N=6的ASnNR为研究对象。其次给出不同应变对ASnNR及吸氢ASnNR的能隙变化,发现它们的变化趋势几乎相反。最后给出了基于ASnNR和吸氢ASnNR无结晶体管的开关比,对于ASnNR,开关比随拉伸应变增加而增加,随压缩应变增加而减小,而对于吸氢ASnNR晶体管,发现吸氢可以大幅度增加开关比,且压缩应变也可以增加其开关比,当应变为-8.0%时,开关比达到2.44×10~5,与无应变时相比提高了约20倍,我们通过静电势的势垒高度随应变变化给出了合理的解释。
【图文】：

量子输运,静电学,量子力学,热力学

1 量子输运的三个不同视角：(a)热力学；(b)静电学；(c)量泛函的非平衡格林函数自洽过程件电荷输运性质，需结合 DFT 和 NEGF，，然后进行自势的左右电极，中心区和电极的连接是由中心区最，组成了双电极的输运体系，如图 2.2 所示。中心上的电极的电荷空间的周期性被破坏。整个模型分右电极(R)、中间区(C)。电极的哈密顿量有单独的晶洽计算得到，而中心区的密度矩阵就需借助于非平中心区的作用是借助于自能 L和 R得到。

中心区,分子器件,泛函理论,原子耦合

图 2.1 量子输运的三个不同视角：(a)热力学；(b)静电学；(c)量子力学于密度泛函的非平衡格林函数自洽过程分子器件电荷输运性质，需结合 DFT 和 NEGF，然后进行自洽迭同化学势的左右电极，中心区和电极的连接是由中心区最边上的电极上，组成了双电极的输运体系，如图 2.2 所示。中心区和电心区边上的电极的电荷空间的周期性被破坏。整个模型分为：无限的右电极(R)、中间区(C)。电极的哈密顿量有单独的晶体得到量由自洽计算得到，而中心区的密度矩阵就需借助于非平衡格林电极对中心区的作用是借助于自能 L和 R得到。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O469;TB383.1

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