新型磷烯二维材料异质结设计与物性调控研究

发布时间：2021-05-15 15:50

　　随着摩尔定律的持续发展,集成电路工艺尺度不断缩小,当前已经发展到10nm制程,进一步推进工艺实现亚10 nm的集成电路已经成为工业界的共识。然而传统三维块体材料在如此小的尺度下,短沟道效应会变得非常显著,材料迁移率快速降低,从而极大的恶化器件性能。以石墨烯为开端的二维材料家族由于具有极薄的厚度、较高的迁移率和较低的介电常数,可以有效克服短沟道和迁移率下降带来的问题,因而近年来引起了微电子工业界的普遍关注。此外,二维材料面外维度上的量子限制效应带来的各样新奇的物理性质,也吸引了学术界广泛的注意力。最近几年,以黑磷为代表的二维磷烯材料及其制备的器件显示出了非常优异的性能和广泛的应用前景,因此迅速成为二维材料研究的热点领域。尽管如此,从器件结构的设计优化到材料器件的制备工艺依然存在很多问题。典型的诸如制备过程中缺陷、非故意掺杂来源等内在机理的认识还不清楚,而进一步设计具有高量子效率的磷烯二维材料器件也是学术研究和推进其产业应用的重要方向之一。本文以第一性原理中密度泛函理论计算为研究手段,系统地研究了上述相关问题,一方面设计了若干具有潜在高量子效率可调控多功能器件,另一方面针对实验中遇到的典型... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 二维材料简介
    1.2 二维异质结简介
    1.3 本文的研究安排
第二章 理论方法和计算软件介绍
    2.1 量子化学基本理论
        2.1.1 波恩奥本海默近似
        2.1.2 Hartee-Fock近似
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kolm-Sham方程
        2.2.4 局域密度近似
        2.2.5 广义梯度近似
        2.2.6 Meta-GGA近似
        2.2.7 杂化泛函
        2.2.8 范德华泛函
    2.3 计算软件包
第三章 hBN中空位缺陷对黑磷间接掺杂作用
    3.1 实验和理论研究背景
    3.2 理论方法和计算参数
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 无缺陷黑磷-hBN结构
        3.3.2 硼空位
        3.3.3 氮空位
        3.3.4 硼氮双空位
        3.3.5 hBN中空位缺陷的形成能
    3.4 本章小结
第四章 黑磷-HfS_2范德华异质结的设计和电场调控研究
    4.1 实验和理论研究背景
    4.2 理论方法和计算参数
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 黑磷-HfS_2范德华异质结的结构、电学和光学特性
        4.3.2 栅电场调控下黑磷-HfS-范德华异质结的电学和光学特性
    4.4 本章小结
第五章 蓝磷-石墨烯范德华异质结的设计和应力调控研究
    5.1 实验和理论研究背景
    5.2 理论方法和计算参数
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 垂直应变下蓝磷-石墨烯范德华异质结的特性研究
        5.3.2 垂直应变调控范德华异质结的机理研究
    5.4 本章小结
第六章 蓝磷-砷烯平面异质结的设计研究
    6.1 实验和理论研究背景
    6.2 理论方法和计算参数
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 不同宽度蓝磷-砷烯横向异质结的结构特性和稳定性
        6.3.2 不同宽度蓝磷-砷烯横向异质结的电子结构
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]二维过渡金属二硫化物中自旋能谷耦合的谷电子学[J]. 刘雪峰,马骏超,孙栋.  物理. 2017(05)



本文编号：3187911