应力对宽带隙二维半导体材料性质的调控
发布时间：2021-03-02 10:24
二维材料因为其超薄的厚度决定的超短的临界沟道尺寸成为了半导体领域的热点研究材料,在对石墨稀进行广泛深入研究的同时,也引发了人们对具有非碳组成的二维类石墨烯半导体材料的关注,特别是具有宽带隙的二维半导体材料。在本论文中,我们通过第一性原理方法系统的研究了双轴应力对单层三族氮化物和含缺陷单层氧化锌的性质的调控作用。首先,我们使用杂化密度泛函研究了双轴应力对单层三族氮化物（III-N）电子结构的调控作用。在施加连续变化的双轴应力下,四种单层III-N（单层III-N,III=B,Al,Ga,In）的能带结构都产生了规律性变化,在外加应力由10%大小的双轴压应力逐步转变为10%大小的双轴压应力的过程中,III-N单层的带隙值都表现出先增大后减小的变化趋势。所以,通过施加双轴应力,有效拓宽了单层三族氮化物的带隙范围。值得一提的是,在我们所施加的应力范围内,单层BN,单层Ga N和单层In N都出现了直接带隙和间接带隙之间的带隙结构转换。这点对于单层氮化物在光电领域的应用是很有意义的。接着,研究了双轴应力对含缺陷的单层Zn O的电子结构及磁性的调控。在这一部分,主要计算了双轴应力对氧化锌单层中VZ...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1使用HSE06方法计算得到的（1）单层BN，（2）单层AlN，（3）单层GaN和（4）
图 3.3-2 使用 HSE06 方法计算得到的-10%~10%的双轴应变下，单分子层(a) BN、(b) AlN、(c) GaN 和(d) InN 的直接和间接带隙值的变化。Figure 3.3-2 The variation of the direct and indirect band gap values of monolayer (a) BN, (b) AlN,(c) GaN and (d) InN under various biaxial strain from -10% to 10% obtained by HSE06.从图 3.3-1（1）（c）我们可以看出，在常温常压下单层 BN 为间接带隙，带隙值为 5.71 eV，当单层 BN 处于双轴压应力下时，其能带值减小，导带底出现小幅度下移，但是带隙结构并没有发生改变，仍然是间接带隙，并且愈发稳固。而随着双轴张应力的逐步增加，导带底也随之下降，带隙变小，并且带隙结构由间接带隙转变为直接带隙。如图 3.3-2（a）所示，当单层 BN 处于常温常压下或者压应力下时能带结构为间接带隙，并且随着双轴压应力的增加其带隙值一直呈现递减趋势。当单层 BN 处于双轴张应力下时，其带隙值先是随着双轴张应力的增加而增加，而当双轴张应力增大为 3%时，其带隙结构由间接带隙转变为直接带隙，在此之后带隙值随双轴张应力增加而逐渐减小，并且在我们所施加的双轴张应力范围内始终保持直接带隙结构没有发生改变。对于单层 AlN 能带结构，如图 3.3-1（2）所示，在不施加应力时，其能带结构为间接带隙，能带值为 4.53eV。当我们对单层 AlN 施加 6%的双轴压应力时，从图 3.3-1（2）（b）中我们
22.3-3 使用 PBE 方法计算得到的（1）单层 BN，（2）单层 AlN，（3）单层 单层 InN 在不同双轴应力下的能带结构图。ure 3.3-3 Band structure diagrams of (1)BN monolayer,(2)AlN monolayer,(3)GaNand (4)InN monolayer under different biaxial stresses calculated by PBE meth
【参考文献】：
期刊论文
[1]密度泛函理论的若干进展[J]. 黄美纯. 物理学进展. 2000(03)
本文编号：3059100
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1使用HSE06方法计算得到的（1）单层BN，（2）单层AlN，（3）单层GaN和（4）
图 3.3-2 使用 HSE06 方法计算得到的-10%~10%的双轴应变下，单分子层(a) BN、(b) AlN、(c) GaN 和(d) InN 的直接和间接带隙值的变化。Figure 3.3-2 The variation of the direct and indirect band gap values of monolayer (a) BN, (b) AlN,(c) GaN and (d) InN under various biaxial strain from -10% to 10% obtained by HSE06.从图 3.3-1（1）（c）我们可以看出，在常温常压下单层 BN 为间接带隙，带隙值为 5.71 eV，当单层 BN 处于双轴压应力下时，其能带值减小，导带底出现小幅度下移，但是带隙结构并没有发生改变，仍然是间接带隙，并且愈发稳固。而随着双轴张应力的逐步增加，导带底也随之下降，带隙变小，并且带隙结构由间接带隙转变为直接带隙。如图 3.3-2（a）所示，当单层 BN 处于常温常压下或者压应力下时能带结构为间接带隙，并且随着双轴压应力的增加其带隙值一直呈现递减趋势。当单层 BN 处于双轴张应力下时，其带隙值先是随着双轴张应力的增加而增加，而当双轴张应力增大为 3%时，其带隙结构由间接带隙转变为直接带隙，在此之后带隙值随双轴张应力增加而逐渐减小，并且在我们所施加的双轴张应力范围内始终保持直接带隙结构没有发生改变。对于单层 AlN 能带结构，如图 3.3-1（2）所示，在不施加应力时，其能带结构为间接带隙，能带值为 4.53eV。当我们对单层 AlN 施加 6%的双轴压应力时，从图 3.3-1（2）（b）中我们
22.3-3 使用 PBE 方法计算得到的（1）单层 BN，（2）单层 AlN，（3）单层 单层 InN 在不同双轴应力下的能带结构图。ure 3.3-3 Band structure diagrams of (1)BN monolayer,(2)AlN monolayer,(3)GaNand (4)InN monolayer under different biaxial stresses calculated by PBE meth
【参考文献】：
期刊论文
[1]密度泛函理论的若干进展[J]. 黄美纯. 物理学进展. 2000(03)
本文编号：3059100
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