【摘要】：硅烯是一種新型的二維狄拉克材料,在形態(tài)上是一種硅原子單層晶格薄膜。硅烯具備和石墨烯近似的六角蜂窩狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu),其低能激發(fā)也是無(wú)質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子。從理論證明到試驗(yàn)制備,硅烯的發(fā)展才短短的數(shù)十年時(shí)間,但是由于它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特性,如今已成為硅基材料、凝聚態(tài)物理、化學(xué)乃至電子信息等領(lǐng)域的熱門研究方向。硅烯和石墨烯結(jié)構(gòu)類似,硅烯幾乎具備石墨烯所有奇特的量子效應(yīng)。與石墨烯不同的是,硅烯具有一個(gè)特殊的低翹曲結(jié)構(gòu),正是這個(gè)結(jié)構(gòu)使得硅烯可以支持相對(duì)較大的自旋軌道耦合,另外在狄拉克點(diǎn)K和K′位置開(kāi)啟了一個(gè)1.55me V的帶隙。與石墨烯相比,硅烯與當(dāng)代成熟的硅基半導(dǎo)體工藝的兼容性更加良好,因而在未來(lái)的自旋電子學(xué)和納米電子學(xué)器件領(lǐng)域可能具有廣泛的潛在應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)外加垂直電場(chǎng)可用來(lái)控制硅烯的帶隙,并且在電場(chǎng)強(qiáng)度增大時(shí)引起拓?fù)湎嘧�。硅烯與硅基技術(shù)的相容性激發(fā)了許多有趣的研究,如自旋和谷-霍爾效應(yīng),量子反�；魻栃�(yīng),谷-自旋耦合等。文中我們研究了硅烯異質(zhì)結(jié)的應(yīng)變調(diào)控,并實(shí)現(xiàn)了自旋分離,我們希望在硅烯中打開(kāi)一個(gè)較大的能隙和自旋軌道耦合,以達(dá)到二硫化物類似的谷電子器件效果。我們主要做了以下幾點(diǎn)研究:(1)在應(yīng)變和電場(chǎng)的共同影響下觀察了硅烯的能帶分離情況;(2)對(duì)硅烯施加外部應(yīng)變,查看輸運(yùn)性質(zhì)的改變;(3)對(duì)硅烯施加應(yīng)變,查看谷傳輸性質(zhì)的改變;(4)通過(guò)改變應(yīng)變的拉伸角度來(lái)調(diào)節(jié)自旋極化。雖然硅烯在金屬襯底上的實(shí)驗(yàn)制備已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn),但是工藝仍較為復(fù)雜,所以目前的主要研究方式是采用計(jì)算機(jī)模擬。硅烯納米帶作為對(duì)硅烯特性研究的一個(gè)重要組成部分,對(duì)新材料的研究有很大的作用和影響,具有極其重要的科研價(jià)值。我們?cè)谘芯恐兄饕\(yùn)用了半導(dǎo)體帶間躍遷理論和緊束縛近似態(tài)下的低能有效哈密頓模型等手段,文中通過(guò)硅烯材料的光電特性和電子輸運(yùn)特性及其外加電磁場(chǎng)探究等開(kāi)展了主要4部分的研究:(1)首先對(duì)納米帶做了兩端均勻中心對(duì)稱凹陷的變形處理,構(gòu)建出了一個(gè)寬-窄-寬的凹陷納米帶模型,并通過(guò)模擬計(jì)算得到了各區(qū)域的能帶圖;(2)通過(guò)格林函數(shù)法模擬輸出凹陷納米帶的透射譜;(3)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了外加電場(chǎng)和改變磁化強(qiáng)度處理,并觀察體系特性的變化;(4)調(diào)整窄帶的寬度,觀察透射譜變化。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O613.72;TB383.1

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本文編號(hào)：2690332