掺杂对磷烯及硅烯纳米带电子和输运性能的影响

发布时间：2023-04-11 05:57

　　石墨烯由Geim等人于2004年通过机械剥离的方法制得,由于它优异的电子特性,世界上许多研究人员将注意力集中在石墨烯纳米带上。然而,零带隙特性成为制备石墨烯器件的短板。近年来,诸如硅烯、磷烯、单层BN和过渡金属二硫族化合物之类的二维材料已成为热门话题。例如磷烯,研究表明它具有可以调节的直接带隙,带隙范围在0.3eV-1.5eV之间取决于层数以及应力。本文主要研究探讨了掺杂非金属以及金属原子对锯齿型磷烯纳米带以及扶手椅型硅烯纳米带的电子以及输运性质的影响,主要包括三个方面的内容。(1)本文通过第一原理方法研究了杂原子(硼或氮原子)掺杂对扶手椅型硅纳米带的电子和输运性能的影响。计算结果表明,可以通过改变两个掺杂位点之间的距离来调节扶手椅型硅烯纳米带(ASi NRs)的带隙。通过掺杂两个硼原子,ASiNRs展示出半金属性质,而利用两个氮原子掺杂时ASiNRs从半导体性质转变为金属性质。研究还发现,随着硼原子和氮原子之间距离的增加,ASiNRs的带隙逐渐减小。同时研究了硼/氮共掺杂的ASiNRs的输运性质,微分电导表现出振荡性,这为设计基于硅烯纳米带电子器件提供了参考。(2)研究了过渡金属钝化...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 二维纳米材料的研究背景
    1.2 二维纳米材料的研究现状
    1.3 二维纳米材料的重要应用
    1.4 石墨烯介绍
        1.4.1 单层和双层石墨烯的性质
        1.4.2 多层石墨烯的性质
    1.5 硅烯纳米材料简介
        1.5.1 硅烯的实验研究
        1.5.2 硅烯的理论研究
    1.6 磷烯简介
    1.7 本章总结及本文研究内容
第二章 计算方法简介
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 波恩-奥本海默近似
        2.2.2 Hartree-Fock近似
        2.2.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.4 Thomas-Fermi-Dirac近似
        2.2.5 Kohn-Sham近似
    2.3 交换关联密度泛函
        2.3.1 局域密度近似(LDA)
        2.3.2 广义梯度近似(GGA)
        2.3.3 杂化密度泛函
        2.3.4 赝势
    2.4 本文使用的第一性原理计算软件介绍
    2.5 本章小结
第三章 杂原子掺杂对扶手型硅烯纳米带电子和传输性质的影响
    3.1 引言
    3.2 计算模型和方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 7-ASi NRs杂原子掺杂的能带结构
        3.3.2 B/N共掺杂7-ASi NRs的输运性质
    3.4 总结
第四章 过渡金属原子钝化锯齿状磷烯纳米带的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 计算模型和方法
    4.3 结果与讨论
    4.4 结论
第五章 碳掺杂锯齿型磷烯纳米带吸附气体分子的第一性原理研究
    5.1 引言
    5.2 计算模型和方法
    5.3 计算结果与讨论
    5.4 结论
第六章 总结与展望
参考文献
个人简历、攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3789441