新型二维材料的结构修饰与电子性质调控

发布时间：2021-11-09 16:51

　　纳米材料发展迅猛,在诸多领域展现出了优越的物理和化学性能,具有巨大潜力。自2004年实验上成功剥离石墨烯以来,大量二维（2D）新材料被理论预测、甚至在实验中被成功制备,构成了一个庞大的2D体系家族。2D纳米材料通常具有超薄、载流子迁移率高、光电性能优异、带隙易调控等优势,有望替代传统单晶硅成为下一代电子器件材料。其中,场效应晶体管（FETs）是众多电子器件中的一种基础性器件,可应用在控制器开关、气敏传感器等诸多电子器件中。基于2D纳米材料的FETs,具有更高的器件稳定性和传输性能。此外,由于2D纳米材料的层状结构特点,我们更容易通过寻找合适基底、施加应变和电场等手段,对其相关性能进行改善和调控,以获得新型的功能性电子器件。与此同时,实验上成功制备出具有本征磁性的2D纳米材料,进一步将2D纳米电子器件拓宽到自旋电子学领域。2D纳米自旋电子器件充分利用了电荷与自旋的自由度,具有体积小、速度快、存储密度高、功耗低等优势,有望发展成为新一代自旋电子器件。此外,纳米材料在光催化领域也具有重要的应用前景。光催化技术作为解决环境污染和能源短缺问题的重要手段,吸引了人们的广泛关注。然而,现有的光催化材... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图３．１－１．?Ｓｉｌｉｃｅｎｅ和ＡｓＳｂ单层的俯视图、侧视图，以及相应基于杂化泛函（ＨＳＥ０６）??的能带结构：Ｓｉｌｉｃｅｎｅ（ａ、ｄ、ｃ）和ＡｓＳｂ（ｂ、ｅ、ｆ）

的能带结构：Ｓｉｌｉｃｅｎｅ（ａ、ｄ、ｃ）和ＡｓＳｂ（ｂ、ｅ、ｆ）。其中，蓝色、绿色和橙色原子??分别代表Ｓｉ、Ａｓ和Ｓｂ原子，能带结构的价带顶（ＶＢＭ）能级设置为０。??首先，我们研究了单层Ｓｉｌｉｃｅｎｅ和ＡｓＳｂ的几何结构和电子性质，如图３．卜１??所示。通过结构优化，我们得到稳定Ｓｉｌｉｃｅｎｅ的晶格参数是＝?３．８６?Ａ，最相邻??３１原子之间的距离是４＝２．２８人；八５３１）单层的晶格参数为奶＝３．８６人，且八５－３５??的键长为必＝２．６９?Ａ。Ｓｉｌｉｃｅｎｅ沿着ｚ方向的褶皱是蚋＝０．４４?Ａ，ＡｓＳｂ沿着ｚ方??向的褶皱是幻＝＝１．５１?Ａ。相关的结构参数如表３．１－１所示，这与之前文献中的计??算结果是相一致［２２，２９］。值得注意的是，８丨１丨（＾１＾／八３８１３的晶格失配度近乎为零。??因此，在实验中控制生长Ｓｉｌｉｃｅｎｅ时可以避免很多实际的操作问题，有利于该界??面的形成。与其他衬底相比，例如?Ｓｉｌｉｃｅｎｅ／ｈ－ＢＮ?（２．０８?％）、Ｓｉｌｉｃｅｎｅ／Ｓｃ２ＣＦ２（０．６８?％）??和?Ｓｉｌｉｃｅｎｅ／ＭｏＳ２（２．４２?％）?［１６－１８］

的能带结构：Ｓｉｌｉｃｅｎｅ（ａ、ｄ、ｃ）和ＡｓＳｂ（ｂ、ｅ、ｆ）。其中，蓝色、绿色和橙色原子??分别代表Ｓｉ、Ａｓ和Ｓｂ原子，能带结构的价带顶（ＶＢＭ）能级设置为０。??首先，我们研究了单层Ｓｉｌｉｃｅｎｅ和ＡｓＳｂ的几何结构和电子性质，如图３．卜１??所示。通过结构优化，我们得到稳定Ｓｉｌｉｃｅｎｅ的晶格参数是＝?３．８６?Ａ，最相邻??３１原子之间的距离是４＝２．２８人；八５３１）单层的晶格参数为奶＝３．８６人，且八５－３５??的键长为必＝２．６９?Ａ。Ｓｉｌｉｃｅｎｅ沿着ｚ方向的褶皱是蚋＝０．４４?Ａ，ＡｓＳｂ沿着ｚ方??向的褶皱是幻＝＝１．５１?Ａ。相关的结构参数如表３．１－１所示，这与之前文献中的计??算结果是相一致［２２，２９］。值得注意的是，８丨１丨（＾１＾／八３８１３的晶格失配度近乎为零。??因此，在实验中控制生长Ｓｉｌｉｃｅｎｅ时可以避免很多实际的操作问题，有利于该界??面的形成。与其他衬底相比，例如?Ｓｉｌｉｃｅｎｅ／ｈ－ＢＮ?（２．０８?％）、Ｓｉｌｉｃｅｎｅ／Ｓｃ２ＣＦ２（０．６８?％）??和?Ｓｉｌｉｃｅｎｅ／ＭｏＳ２（２．４２?％）?［１６－１８］


本文编号：3485721