应变对二维硒化锗同分异构体电子性质的调控
发布时间：2021-06-09 14:58
二维材料硒化锗与磷烯具有相似的翘曲几何结构,拥有丰富的同分异构体结构。自磷烯被发现以来,已探索出了其各种优异的电子性质,相关的研究也引起了学者的广泛关注。对于和磷烯具有相似结构的单层硒化锗也引起了广泛关注,本文运用第一性原理计算方法,通过施加应变对单层硒化锗同分异构体的带隙进行调控,探讨了应变对它们电子性质的影响。获得的主要结论有:（1）开展了对二维硒化锗五种同分异构体结构的稳定性研究,通过结合能和振动频率的计算进行了稳定性预测。通过分析结合能,发现这五种结构之间的结合能大小不超过0.06eV/atom。通过计算出振动频率和零点能,分析虚拟频率占据零点能的大小来判断结构的稳定性。发现β-GeSe具有六角晶格的稳定几何结构,其他四种结构都是正交晶型。通过PW91和HSE06杂化泛函两种方法分别计算了五种二维硒化锗结构的能带结构。结果表明,α-GeSe是一个具有直接带隙的半导体,其它四种结构的能带都是间接带隙类型。（2）施加单轴或双轴应变对二维硒化锗五种同分异构体的能带结构进行了研究。发现α-GeSe在应变调控下出现了直接到间接带隙的转化和半导体到金属性质的转变;β-GeSe和γ-GeSe...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)和(b)分别为无定形氧化物壳和晶体GeSe核在高分辨率透射电子显微镜下的图，(c)对应于[011]和[020]平面的晶格条纹与[100]取向一致的GeSe纳米带在高分辨率透
纳米片在高真空中通过功率控制 532 nm 连续波激光器使其变薄。每一次的激光功率密度都有一个相对应的样本，激光功率密度逐步从由 4.8×104W/cm 2增加到13.2×104W/cm-2并且变薄时间为五分钟，使用原子力显微镜测量平均底层厚度，结果如图 1.2 (a)-(f)所示。从图中显而易见，随着激光功率密度的变大，平均厚度由 141.1nm 减小到 1.5nm。从而制备出了单层的 α-GeSe[14]。
异的电子性质，很多研究者开始将具有有趣电子性质的二维体系构成异质结来探索更加丰富的发现。硒化锗和硫化锌(SnS)通过范德瓦耳斯力连接在一块形成了GeSe/SnS。文献中考虑了 GeSe/SnS 的三种组合方式，组合方式在图1.3 中描述，计算结果表明良好的晶格匹配和结合能说明其结构的稳定性，同时它是具有典型的Ⅱ型能带排列方式并且具有 1.519eV 的直接带隙可用于光伏器件，沿锯齿型方向的电流大小可达微安量级并且大于扶手椅型方向的电流，也说明了具有各向异性的传输特性。其异质结构具有强的光吸收谱可作为光电探测设备候选者[16]；对于硒化锗和磷烯(GeSe/phosphorene)的异质结构的研究，考虑了三种堆垛方式，分别为AA、AB和 AC 堆垛几何结构如图 1.4 所示。计算得到优化后的异质结晶格为 a =4.55 , b=3.58 ，真空层厚度是 25 ，与优化后的单层硒化锗和磷烯的晶格常数相比错配率不超过 5%。文献研究了 p-n 结下的 GeSe/phosphorene
【参考文献】：
期刊论文
[1]单层硒化锗多形体的结构特性和电子性质（英文）[J]. 张胜利,刘尚果,黄世萍,蔡波,谢美秋,渠莉华,邹友生,胡自玉,余学超,曾海波. Science China Materials. 2015(12)
博士论文
[1]绝热近似理论在量子计算中的应用研究[D]. 张大剑.山东大学 2015
硕士论文
[1]Si/Ge纳米薄膜光电性质的模拟计算分析[D]. 鲁源坤.太原科技大学 2010
本文编号：3220794
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)和(b)分别为无定形氧化物壳和晶体GeSe核在高分辨率透射电子显微镜下的图，(c)对应于[011]和[020]平面的晶格条纹与[100]取向一致的GeSe纳米带在高分辨率透
纳米片在高真空中通过功率控制 532 nm 连续波激光器使其变薄。每一次的激光功率密度都有一个相对应的样本，激光功率密度逐步从由 4.8×104W/cm 2增加到13.2×104W/cm-2并且变薄时间为五分钟，使用原子力显微镜测量平均底层厚度，结果如图 1.2 (a)-(f)所示。从图中显而易见，随着激光功率密度的变大，平均厚度由 141.1nm 减小到 1.5nm。从而制备出了单层的 α-GeSe[14]。
异的电子性质，很多研究者开始将具有有趣电子性质的二维体系构成异质结来探索更加丰富的发现。硒化锗和硫化锌(SnS)通过范德瓦耳斯力连接在一块形成了GeSe/SnS。文献中考虑了 GeSe/SnS 的三种组合方式，组合方式在图1.3 中描述，计算结果表明良好的晶格匹配和结合能说明其结构的稳定性，同时它是具有典型的Ⅱ型能带排列方式并且具有 1.519eV 的直接带隙可用于光伏器件，沿锯齿型方向的电流大小可达微安量级并且大于扶手椅型方向的电流，也说明了具有各向异性的传输特性。其异质结构具有强的光吸收谱可作为光电探测设备候选者[16]；对于硒化锗和磷烯(GeSe/phosphorene)的异质结构的研究，考虑了三种堆垛方式，分别为AA、AB和 AC 堆垛几何结构如图 1.4 所示。计算得到优化后的异质结晶格为 a =4.55 , b=3.58 ，真空层厚度是 25 ，与优化后的单层硒化锗和磷烯的晶格常数相比错配率不超过 5%。文献研究了 p-n 结下的 GeSe/phosphorene
【参考文献】：
期刊论文
[1]单层硒化锗多形体的结构特性和电子性质（英文）[J]. 张胜利,刘尚果,黄世萍,蔡波,谢美秋,渠莉华,邹友生,胡自玉,余学超,曾海波. Science China Materials. 2015(12)
博士论文
[1]绝热近似理论在量子计算中的应用研究[D]. 张大剑.山东大学 2015
硕士论文
[1]Si/Ge纳米薄膜光电性质的模拟计算分析[D]. 鲁源坤.太原科技大学 2010
本文编号：3220794
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