摻雜對(duì)若干類石墨烯材料納米片電子結(jié)構(gòu)的調(diào)制.pdf

1、自2004年石墨烯成功制備以來，二維類石墨烯材料因其具有獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)等性質(zhì)得到了大量的關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管、激光二極管、太陽能電池等光電子領(lǐng)域。然而，在二維類石墨烯材料的實(shí)際應(yīng)用中還有一些問題亟待解決，如其n型和p型摻雜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及潛在物理性能等。本論文主要運(yùn)用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法研究類石墨烯結(jié)構(gòu)的AlN、GaS和GaSe納米片Mg摻雜的p型雜質(zhì)特性，以及SnS2納米片的n型和p型摻雜對(duì)其電子結(jié)構(gòu)、形

2、成能和躍遷能級(jí)的影響，其主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1)對(duì)于Mg摻雜AlN納米片中p型導(dǎo)電性的研究，數(shù)值結(jié)果顯示Mg摻雜AlN納米片的晶格常數(shù)、電子結(jié)構(gòu)、形成能和躍遷能級(jí)與Mg摻雜濃度有密切關(guān)系。隨著Mg摻雜濃度的逐漸增加，摻雜體系的晶格常數(shù)有顯著增大，而(0/-1)電荷態(tài)之間的躍遷能級(jí)則單調(diào)地減小，且低于Mg摻雜AlN體材料的情況。這一有趣的結(jié)果顯示了可以通過Mg摻雜濃度有效地調(diào)控Mg摻雜二維AlN納米片的p型導(dǎo)電性。同時(shí)形成能的

3、計(jì)算結(jié)果也顯示了富氮環(huán)境下的形成能比富鋁環(huán)境下的形成能更低，這意味著在富氮的環(huán)境下Mg更容易地取代二維AlN納米片的Al原子。
　　2)對(duì)于Mg摻雜二維GaS和GaSe納米片中p型導(dǎo)電性的研究，數(shù)值結(jié)果顯示了二維GaS和GaSe納米片的晶格常數(shù)、電子結(jié)構(gòu)、形成能和躍遷能級(jí)可以通過Mg摻雜濃度進(jìn)行有效地調(diào)控。隨著Mg摻雜濃度的逐漸增加，摻雜體系的晶格常數(shù)有顯著增大，(0/-1)電荷態(tài)之間的躍遷能級(jí)則表現(xiàn)單調(diào)地減小的趨勢。同時(shí)形成能的

4、計(jì)算結(jié)果也顯示了富硫或者富硒環(huán)境下的形成能比富鎵環(huán)境下的形成能更低，這意味著在富硫或者富硒的環(huán)境下Mg取代二維GaS和GaSe納米片中的Ga原子更為容易。
　　3)對(duì)于Ⅴ和Ⅶ族元素?fù)诫sSnS2二維納米片的電子結(jié)構(gòu)研究，數(shù)值結(jié)果顯示了無論是Ⅴ族還是Ⅶ族元素的摻雜，SnS2納米片的晶格常數(shù)均有明顯的變化且摻雜體系的形成能均隨雜質(zhì)半徑的增加而增加。Ⅴ族元素?fù)诫s體系的躍遷能級(jí)隨雜質(zhì)原子半徑的增加而降低，而Ⅶ元素?fù)诫s的型體系的躍遷能級(jí)卻隨雜