BiTe/SbTe超晶格薄膜的拓扑绝缘特性研究

发布时间：2021-10-10 07:45

　　拓扑绝缘体体内是有能隙的绝缘体,而表面是无能隙的自旋轨道耦合的金属态。作为一种新的量子材料,拓扑绝缘体已成为当前凝聚态物理最重要的研究领域之一。超晶格结构可通过改变纳米尺度薄膜的周期和膜厚人工调制其物性,因此超晶格结构拓扑绝缘体有望实现对拓扑材料物性的人工调制。所以超晶格拓扑绝缘体的研究对于发现新的物理现象以及探索新的拓扑绝缘体材料都具有重要科学意义。本文根据第一性原理,采用Materials Studio和VSAP软件计算了Sb2Te3和Bi2Te3薄膜材料的能带结构,计算发现这两种材料的能带结构很好地符合了拓扑绝缘体的能带特征。在此基础上,构建了由Bi2Te3和Sb2Te3组成的超晶格薄膜结构,并通过构造不同的膜层结构来获得不同的能带特性,验证其调控拓扑绝缘体电导特性的可能性。研究表明,当超晶格的晶胞包含3到4个五原子层时,材料的表面态受到超晶格结构的影响很大,而当材料晶胞包含更多五原子层时,超晶格结构影响不明显。另外,当材料晶胞只包含3个五原子层时,衬底也对材料的表面态产生了影响,这表明材料表面态还可以通过不同的衬底来影响。 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 量子霍尔效应
    1.3 拓扑绝缘体研究进展
    1.4 本课题的意义
2 计算原理及模拟软件介绍
    2.1 绝热近似与单电子近似
    2.2 密度泛函理论
    2.3 交换关联泛函
    2.4 自洽计算
    2.5 原子赝势
    2.6 结构优化
    2.7 模拟软件介绍
3 超晶格薄膜拓扑绝缘特性计算
    3.1 晶体结构模型的建立
    3.2 结构优化
    3.3 能带结构的计算
    3.4 态密度的计算
4 计算结果及分析
    4.1 Sb_2Te_3基拓扑绝缘体材料
    4.2 Bi_2Te_3基拓扑绝缘体材料
    4.3 Bi_2Te_3／Sb2Te3超晶格薄膜的能带分析
5 总结与展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
博士论文
[1]铋碲基材料的相变性能与拓扑表面态的研究[D]. 鞠晨.华中科技大学 2013



本文编号：3427954