两种典型二维材料GeP 3 和CrI 3 的纳米带电子特性及调控的理论研究

发布时间：2022-02-20 01:19

　　二维材料因其诸多奇异的性质和在未来纳米器件中潜在的应用受到了科学界的广泛关注。虽然对二维材料基态性质的研究日新月异,但二维材料独特的电磁性质及其调控仍是当前研究的热点。材料应用在器件中时尺寸有限,所以研究有限尺寸下材料的性质是一个有意义的课题。纳米带作为一种简单的方法,不仅可以研究有限尺度下材料的各种性质,同时也可以弥补二维材料在某些方面的不足,比如石墨烯纳米带的半导体性质很好的弥补了石墨烯零带隙的缺点。此外,通过改变纳米带的尺寸和修饰其边界可以有效的调控材料的电子特性。因此,本文采用第一性原理的方法,以两种典型的二维材料GeP₃和CrI₃为研究对象,对其纳米带的电子性质进行系统的研究,并通过尺寸和边界修饰调控其电子性质。主要研究内容和结果如下:（1）二维GeP₃是本征无磁的半导体材料,根据其结构特点将纳米带分为armchair型和zigzag型两种构型。结果表明未加氢修饰时两者均为间接带隙半导体,且加氢修饰之后边界态消失,带隙增大。另外,宽度为奇数的armchair型纳米带加氢修饰之后由间接带隙半导体转变为直接带隙半导... 

【文章来源】：河南大学河南省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 二维材料概述
    1.2 二维材料的研究现状
        1.2.1 IV族元素材料
        1.2.2 V族元素材料
        1.2.3 III族和VI族元素材料
        1.2.4 二元化合物材料
    1.3 二维材料性能的调控研究
        1.3.1 纳米带的电子性质及调控
        1.3.2 异质结构对材料性质的调控
    1.4 本文研究材料介绍
        1.4.1 二维GeP_3 材料
        1.4.2 二维CrI_3 材料
    1.5 目前存在的问题和研究思路
    1.6 论文研究内容
第二章 理论计算方法
    2.1 计算材料学
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 多粒子体系的薛定谔方程
        2.2.2 玻恩-奥本海默近似和哈特里-福克近似
        2.2.3 海森堡-科恩定理和科恩-沈方程
        2.2.4 交换关联泛函Exc
        2.2.5 赝势方法
    2.3 VASP程序包介绍
第三章 GeP3 纳米带电子特性的研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 二维GeP_3 的几何结构和电子性质
    3.4 armchiar型纳米带的电子结构研究
        3.4.1 几何结构和边界形成能
        3.4.2 能带结构和电子态密度
        3.4.3 纳米带尺寸对电子结构的影响
        3.4.4 纳米带异质结的研究
    3.5 zigzag型纳米带的电子结构研究
        3.5.1 几何结构和边界形成能
        3.5.2 能带结构和电子态密度
        3.5.3 纳米带尺寸对电子结构的影响
    3.6 本章小结
第四章 CrI_3 纳米带电子特性的研究
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 二维Cr I_3 的几何结构和能带结构
    4.4 CrI_3 纳米带的几何结构和能带结构
    4.5 CrI_3 纳米带尺寸对电子结构和磁矩的影响
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文汇总
致谢



本文编号：3634008