外加电场下无序对硅烯输运性质的影响

发布时间：2020-07-01 17:52

【摘要】：近年来,硅烯因其特殊的输运性质成为二维半导体材料领域的研究热点。本文采用紧束缚近似理论和非平衡格林函数方法,从理论上计算和分析了外加电场时非磁性杂质对锯齿形边界硅烯纳米带输运性质的影响。我们通过在导区中各格点引入随机的无序势,来实现硅烯的无序效应。考虑Rashba自旋轨道耦合和本征自旋轨道耦合对硅烯的影响,利用非平衡格林函数和分通道计算透射系数的方法,研究了考虑外加电场和非磁性杂质的情况下,硅烯纳米条带的能带结构、电导率和谷极化率等性质,得到以下结论:外加垂直电场后,能级简并解除,并且随着电场强度的增大,硅烯体系体带隙宽度减小,导致硅烯完美谷极化平台宽度变窄;不考虑杂质对体系的影响时,K谷和K'谷以及体系总电导均呈现出台阶状结构,电子传输都在各自的谷中进行;考虑非磁性杂质后,杂质的存在使电荷局域性增强,杂质对载流子的散射破坏了K谷和K'谷的电导平台结构,但是边态受杂质的影响不大,边态的传输仍然在各自的谷内进行,谷极化的完美平台结构没有遭到破坏,表现出硅烯边态输运的鲁棒性。
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O469
【图文】：

STM图像,硅烯,STM图像,原子结构

1. 1 在Ag（111）表面上生长的三种不同类型的硅烯原子结构和相应的STM图像。a）、（c）和（e）分别是4×4、 13 × 13和2 3 × 2 3三种硅烯的俯视图、侧视图和STM图像；（b）、（d）和（f）是对应于三种硅烯完整的STM图像。红色菱形表示硅烯的超晶格结构。目前由第一原理预测和实验获得的硅烯结构主要有三种，如图1. 1所示[25,26]。2012，Vogt等人首先从理论上预测，并且在4×4Ag衬底上制备4×4的硅烯，如图1. 1（a）示[16]。但是，制备的硅烯不具有如上所述的低翘曲结构，低能电子结构也不具有狄拉锥等特性。同一年，Lin等人在4×4的Ag基底上制备了 13 × 13的硅烯，如图1. 1（c）示[27]。本实验首次证明，在Ag（111）衬底上可以制备不同结构的硅烯， 13 × 13与4硅烯不同的是具有弱翘曲的晶格结构。之后，在2013 年Cinquanta等人制备了[25,28]

典型装置,费米-狄拉克分布,存储器,导线

图 2. 1 Landauer-Büuttiker 形式的典型装置。两个存储器通过导线连接到具有透射系数 T ( E )的介观装置。通过器件的电导可以用透射率nT 表示，即通道 n 中的电子透过器件的概率。结果由Landauer 公式给出：22G ( )n FneT Eh= ∑ 。（2. 2. 1）下面介绍得到 Landauer 公式的简单方法[34]。在导线中总的状态数由费米-狄拉克分布 f ( E)α μ给出，αμ 是存储器的化学势，其中 α = 1，2。于是通过n通道的α 导线流过的电子电流为：2( ) ( ) ( ), 1, 2nE nkeI T E v k f ELα α= ∑ μ= α。（2. 2. 2）

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