V族二維材料的表面調(diào)控和基底影響.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展，對信息量需求的不斷增加，微電子技術(shù)正向它的“極限”挑戰(zhàn)，因此尋找新的可替代材料是當前材料科學(xué)的研究重點，而二維晶體材料因其優(yōu)越的電氣特性而被認為是未來半導(dǎo)體材料研究的新方向。本文基于密度泛函理論下的第一性原理計算對第V主族元素形成的二維層狀材料的電子結(jié)構(gòu)進行表面調(diào)控和基底影響研究，希望為今后此類材料的實驗研究提供理論支撐。具體內(nèi)容如下：
　　1.系統(tǒng)的研究了表面全氫化和全鹵化(F，Cl，Br，I)砷烯(arse

2、nene)和銻烯(antimonene)的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，全氫化和全鹵化后砷烯和銻烯由寬帶隙半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榈依瞬牧?，其狄拉克錐位于布里淵區(qū)的K點。且此時得到的是由As(Sb)原子的s、px和py軌道形成的σ型狄拉克錐而非graphene等由pz軌道形成的π型狄拉克錐。穩(wěn)定性研究表明，全氫化和全鹵化砷烯和銻烯均具有很好的穩(wěn)定性。全氫化和全鹵化砷烯和銻烯中狄拉克錐的出現(xiàn)意味著其具有很高的載流子遷移率，將會在電子器件中具

3、有重要的應(yīng)用價值。
　　2.系統(tǒng)的研究了表面非對稱修飾砷烯和銻烯(H-As-F，H-Sb-F)及表面全氫化和全氟化AsP、SbAs和BiSb兩種體系的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，由于空間反演對稱性的破壞，兩種體系在費米面處沒有形成狄拉克錐而是打開了帶隙，由寬帶隙半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)檎瓗兜闹毕栋雽?dǎo)體，但其K點附近的能帶仍具有很好的線性色散。穩(wěn)定性分析表明，fF-AsP、fH-SbAs、fF-SbAs、fH-BiSb和fF-BiS

4、b五種結(jié)構(gòu)具有很好的動力學(xué)穩(wěn)定性，可能在實驗上制備出這五種具有很高載流子遷移率的材料，從而在電子器件中得到應(yīng)用。
　　3.系統(tǒng)的研究了砷烯、銻烯和鉍烯在Si(111)、Ge(111)、Sb2Te3、Bi2Se3和Bi2Te3五種基底上生長時的幾何結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，砷烯、銻烯和鉍烯在基底Si(111)和Ge(111)上生長時兩者形成化學(xué)吸附，且此時較強的相互作用對砷烯、銻烯和鉍烯電子結(jié)構(gòu)破壞較大。銻烯和鉍烯在Sb2T