钝化磷烯纳米带的第一性原理研究

发布时间：2022-09-27 17:24

　　信息技术的飞速发展,信息的爆炸式增长,对信息传输和贮存的设备提出了新的要求,各类电子产品设备的更新和发展刻不容缓。科学家和生产商们都期待一种性能优异的材料制造电子器件,尤其是半导体材料。2004年,石墨烯的成功制备使得二维材料成为纳米材料界的新宠。自此之后,二维材料的成员不断增加:硅烯,锗烯,BN单层,过渡金属硫化物等,均以优异的性能在材料领域发挥着不可替代的作用。近年来,材料科学家们又发现了一种性能更加优异的新型二维直接带隙半导体材料—磷烯。目前为止科学家已经发现了9种磷烯的同素异形体,其中以黑磷烯和蓝磷烯最为稳定,且性能优异。黑磷烯和蓝磷烯与石墨烯的无带隙结构相比,拥有带隙,可以实现逻辑电路的开关。尤其是黑磷烯,还拥有较高的载流子迁移率,而蓝磷烯拥有宽带隙,这些优异的性能都使得黑磷烯和蓝磷烯成为研究的热点。但是有些情况下,材料固有的特性不能满足我们的使用需要,我们希望材料能够按着我们的需求被―量身定做‖。材料的调控就发挥了这种定向改造材料性质的功能。常用的调控手段有剪切,修饰,外加电场,外加磁场,外加应力,掺杂,基底调控等。同时,以计算机和量子化学为基础的计算化学也逐渐发展且趋于成... 

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 二维晶体材料发展简介
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 磷烯的发展
        1.1.3 黑磷烯
            1.1.3.1 黑磷烯的制备
            1.1.3.2 黑磷烯的应用
        1.1.4 蓝磷烯
    1.2 二维晶体材料的性能调控
        1.2.1 剪切对材料的调控
        1.2.2 修饰对材料的调控
        1.2.3 外加电场对材料的调控
        1.2.4 其他调控方法
    1.3 选题意义及内容安排
第二章 理论与方法
    2.1 第一性原理概述
    2.2 薛定谔方程和两个基本近似
        2.2.1 多粒子体系的薛定谔方程
        2.2.2 Born-Oppenheimor近似
        2.2.3 Hartree-Fock近似
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 Thomas-Fermi电子气模型
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-Sham方程
        2.3.4 交换关联泛函的各种近似
            2.3.4.1 局域密度近似(LDA)
            2.3.4.2 广义梯度近似近似(GGA)
            2.3.4.3 其他泛函
    2.4 软件包
第三章 过渡金属钝化黑磷烯纳米带的磁性和电子结构研究
    3.1 背景介绍
    3.2 模型与参数设置
    3.3 结果讨论
        3.3.1 结构特性
        3.3.2 成键分析
        3.3.3 磁性分析
        3.3.4 电子结构
        3.3.5 外加电场对磁性的调控
    3.4 小结
第四章 非金属基团钝化蓝磷烯纳米带的能带调控研究
    4.1 背景介绍
    4.2 模型与参数
    4.3 结果分析与讨论
        4.3.1 结构特性
        4.3.2 能带调控
    4.4 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式


【参考文献】：
期刊论文
[1]黑磷烯制备与应用研究进展[J]. 金旭,汤立红,宁平,李凯,韩新宇,郭惠斌,包双友,朱婷婷,张秀英.  材料导报. 2016(11)
[2]硅烯的研究进展[J]. 王强,马锡英.  微纳电子技术. 2014(10)
[3]硅烯:一种新型的二维狄拉克电子材料[J]. 陈岚,吴克辉.  物理. 2013(09)
[4]新颖半导体二硫化钼[J]. 袁明文.  半导体技术. 2013(03)



本文编号：3681292