二維材料磷烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：密度泛函理論研究.pdf

1、納米技術(shù)和納米科學(xué)的快速發(fā)展增進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并給人類的生活帶來巨大的影響。自石墨烯在2004年成功從塊體石墨剝離出來以來，超薄的納米二維材料引起了人們極大的興趣。人們知道石墨烯具有眾多優(yōu)異特性，如高的載流子遷移率，霍爾效應(yīng)，高熱導(dǎo)率等，然而它帶隙為零，大大的限制了它在實(shí)際電子器件中的運(yùn)用。因此迫切需要尋找一種具有類似石墨烯一樣的高載流子遷移率，同時還要較大帶隙的材料，用來擬補(bǔ)石墨烯在這方面運(yùn)用的缺陷。最近，張遠(yuǎn)波研究組報道了一

2、種新的二維材料—磷烯，根據(jù)報道顯示該材料同時具有直接帶隙和高載流子遷移率，有望成為較好的石墨烯替換材料。利用密度泛函理論的第一性原理計(jì)算，我們利用 VASP軟件包模擬計(jì)算研究了磷烯的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，磷烯擁有1.9 eV能隙，并且從磷原子的軌道投影態(tài)密度發(fā)現(xiàn)Pz態(tài)決定體系能帶，這對磷烯的電子結(jié)構(gòu)變化起著關(guān)鍵作用。另外，我們也研究了在平面內(nèi)單軸應(yīng)變及雙軸應(yīng)變對磷烯電子結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明，在雙軸應(yīng)變情況下，壓縮應(yīng)變可以使體系發(fā)

3、生半導(dǎo)體到金屬的轉(zhuǎn)變，而拉伸應(yīng)變僅可以改變能帶的大小。當(dāng)體系處于在單軸應(yīng)變的情況下，體系的帶隙也會發(fā)生變化。有趣的是，無論是在單軸應(yīng)變還是雙軸應(yīng)變情況下，都會發(fā)生直接帶隙到間接帶隙的轉(zhuǎn)變。其次，我們還系統(tǒng)地研究了磷烯與單層六角氮化硼異質(zhì)結(jié)體系的幾何結(jié)構(gòu)及其電子性質(zhì)。研究表明，磷烯與單層氮化硼層內(nèi)的相互作用是由范德華力主導(dǎo)的，并且搭建后的體系電子性質(zhì)都保留著它們二者單層的電子性質(zhì)，說明氮化硼可作為磷烯的理想襯底。異質(zhì)結(jié)的能帶性質(zhì)也可由體系