几类二维半导体复合结构材料界面电子转移特性的研究

发布时间：2017-10-09 17:29

  本文关键词：几类二维半导体复合结构材料界面电子转移特性的研究

  更多相关文章： 二维半导体材料 第一性原理 电子结构 吸收光谱 磁距

【摘要】：近年来,二维半导体材料因其特殊的性能和广阔的应用前景引起了广泛的关注,它在光学、电学和磁学等方面都是具有潜力的新型材料。相比纯净的二维半导体材料,二维半导体复合结构材料的性能更优越,实用性更强,因此我们需要对一些二维半导体材料进行修饰,得到所需要的新型复合结构材料。这样,由第一性原理计算方法探索研究新型复合结构成为研究二维半导体复合结构材料的重要方法,也为该领域的实验探究提供了必不可少的理论基础。本文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了几类二维半导体复合结构材料界面电子转移的特性,选取了石墨烯、类石墨相氮化碳和黑磷三种热点材料,对类石墨相氮化碳与金属原子和非金属的石墨烯复合结构以及单层黑磷的缺陷与S原子的掺杂结构进行了研究,通过计算复合结构的能带、态密度、结合能、差分电荷密度、功函数、bader电荷和吸收光谱来分析由界面电子转移所引起的一些性质的变化,得到了以下几个结论:(1)通过对类石墨相氮化碳与金属原子复合结构的研究,我们发现这种复合结构增强了氮化碳在可见光和红外光范围内的吸收强度。(2)类石墨相氮化碳与石墨烯复合后,再用S原子取代其N原子得到新型的复合结构,研究表明,取代前后复合结构都能有效地打开石墨烯的带隙,且不同位置的取代打开的带隙不同。同时,与纯净的氮化碳相比,这种复合结构增强了其在可见光和红外光范围内的光吸收系数。(3)通过对单层黑磷的缺陷和S掺杂复合结构的研究,我们发现,不同的缺陷和掺杂结构对黑磷的带隙、磁性和吸收光谱影响不同。
【关键词】：二维半导体材料 第一性原理 电子结构 吸收光谱 磁距
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.1;TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 导论7-15
• 1.1 选题的背景及研究意义7-9
• 1.1.1 问题产生的背景7-8
• 1.1.2 本文选题的目的8
• 1.1.3 研究价值和意义8-9
• 1.2 二维半导体材料的发展9-13
• 1.2.1 二维半导体材料的研究进展9-11
• 1.2.2 二维半导体材料的优点11-12
• 1.2.3 二维半导体材料研究中存在的问题12-13
• 1.3 本文的内容结构及方法13-15
• 1.3.1 本文主要的研究工作13
• 1.3.2 本文研究的主要方法13-14
• 1.3.3 本文的整体结构及框架14-15
• 第二章 研究的相关理论基础15-29
• 2.1 电子结构计算理论15-22
• 2.1.1 主要近似方法15-16
• 2.1.2 密度泛函理论16-20
• 2.1.3 交换关联泛函及赝势方法20-22
• 2.2 slab模型以及参数测试22-25
• 2.2.1 slab模型22-23
• 2.2.2 截断能测试23-24
• 2.2.3 K点测试24-25
• 2.3 计算中的相关性质原理、软件及技术条件25-28
• 2.3.1 相关性质计算25-26
• 2.3.2 计算软件26-27
• 2.3.3 计算技术条件及可靠性27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 g-C_3N_4与金属和非金属复合结构的电子转移研究29-41
• 3.1 g-C_3N_4与金属复合结构的研究29-34
• 3.1.1 g-C_3N_4的结构29-30
• 3.1.2 模型与计算细节30-31
• 3.1.3 复合体系的电子结构及吸收光谱分析31-34
• 3.2 g-C_3N_4与非金属的复合结构研究34-36
• 3.2.1 Graphene@g-C_3N_4的研究背景34-35
• 3.2.2 计算模型与细节35
• 3.2.3 复合体系的几何结构35-36
• 3.3 Graphene@g-C_3N_4及S原子取代N原子后的光电性质研究36-40
• 3.3.1 S原子掺杂Graphene@g-C_3N_4前后对石墨烯带隙的影响36-38
• 3.3.2 S原子掺杂Graphene@g-C_3N_4复合结构的电子转移研究38-39
• 3.3.3 吸收光谱分析39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 炓磷P原子的缺失与取代的研究41-53
• 4.1 本文所研究的炓磷41-43
• 4.1.1 黑磷的结构41-42
• 4.1.2 炓磷的性质42-43
• 4.1.3 模型与计算方法43
• 4.2 缺失P原子对炓磷电子结构及性质的影响43-47
• 4.2.1 缺失P原子后炓磷的几何结构和稳定性44-45
• 4.2.2 缺失一个P原子对炓磷电子结构及性质的影响45
• 4.2.3 缺失两个P原子对炓磷电子结构及性质的影响45-47
• 4.3 S原子取代P原子后对炓磷电子结构及性质的影响47-52
• 4.3.1 P原子被S原子取代后的几何结构和稳定性47-48
• 4.3.2 一个P原子被取代后对炓磷电子结构及性质的影响48-49
• 4.3.3 两个P原子被取代后对炓磷电子结构及性质的影响49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 总结和展望53-59
• 5.1 研究内容和成果53-55
• 5.1.1 研究内容总结53-54
• 5.1.2 取得的成果和结论54-55
• 5.2 本文的创新点及意义55-57
• 5.2.1 本文研究的创新点55-56
• 5.2.2 本文研究的意义56-57
• 5.3 进一步的研究与展望57-59
• 5.3.1 有待深入研究的问题57
• 5.3.2 研究展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 附录65-66

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1 记者 张Z，

本文编号：1001486