二维单层黑磷结构中带间隧穿的研究

发布时间：2019-10-03 13:39

【摘要】：本文通过第一性原理计算方法研究了二维单层黑磷(MLBP)的带间隧穿,并结合Wentzen-Krammel-Brillouin (WKB)近似对相关结果给出合理了估计.单层黑磷作为直接带隙半导体材料,已经被用于传统场效应晶体管,并表现出优越的特性.本文选取二维单层黑磷材料构造隧穿结构,利用第一性原理计算方法研究了系统的Zener隧穿效应.通过讨论沿x方向和y方向的带间隧穿,发现y方向的隧穿几乎是禁止的,这充分说明了材料具有显著的各项异性.由于在计算中采用LDA近似,单层黑磷的带隙值低于其实验值.因此,我们采用基于有效质量近似的WKB模型讨论了不同带隙时的Zener隧穿特性,并且与abintio的结果加以比较.我们发现在小偏压范围,WKB近似得到的透射系数大于ab initio得到的结果,随着偏压增加ab initio计算结果反超WKB的结果.我们认为这是由于单带有效质量近似模型忽略了轻空穴态和导带上的态之间的原子特性的不同,这一差异将降低这两种态间的耦合.并且,我们可以得出结论由于带隙计算的误差造成电流密度的高估,通过WKB近似计算的比较,我们可以确定ab initio的计算高估在一个数量以内.
【图文】：

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本文编号：2545465