硅烯和硼烯的生长机制、缺陷及电子性质调控

发布时间：2021-08-04 08:33

　　硅烯是具有六角蜂窝状结构的硅的单原子层。近几年来引起了人们高度的关注。硅烯具有类石墨烯的优异电子性质,例如费米能级附近线性的能带色散关系、高的载流子迁移率等。此外与石墨烯相比,硅烯具有更强的自旋轨道相互作用和更好的能带可调节性,因此有望应用在未来的纳米电子器件中。硼烯是硼的单原子层,具有金属的电子特性,其出现丰富了单质二维原子晶体的世界。结合密度泛函理论计算和实验扫描隧道显微镜（STM）观察,我们对Ag（111）表面上外延硅烯中的点缺陷进行了系统地研究。指认出实验上观察到的一些点缺陷对应的原子结构。结合缺陷的形成能计算和统计学分析给出温度为500 K时（硅烯生长温度通常为480-550 K）不同硅烯超结构中点缺陷的平衡浓度。在500 K下,（?）×（?）硅烯中单空位和双空位缺陷的浓度高达约5.0×1013 cm-2,且两个单空位缺陷可以在硅烯中迅速扩散并合并成一个双空位缺陷。空位缺陷的高浓度和低的扩散势垒解释了实验上外延（?）×（?）硅烯富含缺陷的特征。相比之下,4x4硅烯中缺陷浓度仅为107cm-2,被认为是未来纳米电子器件应用中的首选。介电衬底对硅烯电子性质的影响对于硅烯在未来的纳... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２?（ａ）珪締的结合能与晶格常数关系曲线

??ＨＢ的大，且声子谱有虚频（图１．巧。因此ＰＬ结构的娃締是不稳定的。ＨＢ结构的娃締也??有虚频，在（２。）超胞的优化中ＨＢ结构倾向于团聚。所ＷＨＢ结构也不是娃締的基态构??型。相比之下，ＬＢ结构的珪締声子谱中没有虚频，是动力学稳定的。其中，Ｓｉ－Ｓｉ键长??为?２．２￣２．４?Ａ。??ＡＩＭＤ［９］模拟和蒙特？卡罗计算口’?ＩＧＨ正实了自由娃締的热稳定性。在１０?ｐｓ溫度为１０００??Ｋ的ＡＩＭＤ模拟中，娃締保持着六角蜂窝结构Ｗ。利用Ｔｅｒｓｏｆｆ势的蒙特？卡洛计算表明??娃締的烙点为１７５０?Ｋ，这比相同方法下计算所得的固体娃的烙点要低很《ｔＷ。反应力??场分子动力学模拟根据Ｌｉｎｄｅｍａｎｎ判据给出娃蹄的烙点为１５００?Ｋｔｉｉｌ。??（ａ）?????????轉翁；??ｉ?－９?－?＼?／??占－１０?－?？??（ｂ）?２?３?４?５??、＇?Ｌａｔｔｉｃｅ?Ｃｏｎｓ化ｎｔ?Ａ?（Ａ）??言?６００?［＂?＼?６００?Ｉ?Ｉ??Ｉ??Ｉ?－

单介绍一下几种常见的超结构。??（１）?（４ｘ４）娃赌??Ａｇ（ｌｌ〇表面上（４ｘ４觸稀的实验ＳＴＭ图像如图１．５ａ所示。图１．５ａ表化ＳＴＭ图像??中的黑点间距是１．１４?ｎｍ，正好对应着Ａｇ（ｌ?１１）晶格常数的４倍，自由娃贿晶格常数的３??倍。所１＾１（４＞＜４雁締的结构单元就是（３ｘ３佩旌締超元胞放在（４ｘ４）的Ａｇｙｉｌ烤面上。图??１．化是ＯＴＴ优化的（４ｘ４觸締的结构模型。图中的黄色菱形表示（扛句旌稀的元胞，菱形??的四个顶点对应ＳＴＭ中的黑点。浅黄色、深黄色和灰色的原子分别代表凹陷的珪原子、??凸起的畦原子和银原子。每个元胞中有六个凸起的珪原子，对应ＳＴＭ［中六个亮点。模??拟的ＳＴＭ图像调１．５句与实验ＳＴＭ图像复合得非常好。??（ａ）?（ｂ）??ＩＴ巧鸣產?４?＇?歌誦Ｈｉ?＇＾ＷＨｎＵｊ??Ｉ，簿?ｎ??ｌｂ?Ｍ．?Ｖ??看．餐識??（ｃ）??Ｖ?／?３ＨＯｆｌＢＫ９ＭＥ２ＨＨ０８ＨＯＢｌＫｔＭｆｌｌＫ３９ＢＯＨＢＥｌＢＩ??０．２９２?ｊｏ．２１７?ｎｍ??咳?Ａｇ?曝?ｂｕｃｋｌｅｄ?ｕｐ?Ｓｉ?〇?ｂｕｃｋｉｅｄ?ｄｏｗｎ?Ｓｉ??图１．５?（４ｘ４觸蹄的（ａ）实验ＳＴＭ图觀（ｂ傾构模型和（ｃ）模拟ＳＴＭ圈像Ｍ??Ｆ＾ｉｇ．?１．５?（ａ）?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ＳＴＭ?ｉｍａｇｅ


本文编号：3321377