【摘要】：基于密度泛函理論的第一性原理計算是目前對凝聚態(tài)物質(zhì)開展理論科學(xué)研究的重要方法。我們利用該方法對以GeSe為代表的二維四族一硫化合物開展了系統(tǒng)的理論研究。首先,我們把初步研究對象確定為單層GeSe,因為其具有直接帶隙和較小的載流子有效質(zhì)量。在實際應(yīng)用中,這些特點會賦予它更好的性能。在此基礎(chǔ)上,我們研究了在不同高對稱點位吸附輕的非金屬原子(H,F,Cl)條件下,單層GeSe可調(diào)的電子性質(zhì)和磁性。從我們的研究結(jié)果可以看出,在H原子修飾的系統(tǒng)中,單層GeSe的電子性質(zhì)可以得到有效的調(diào)控。在保持直接帶隙的同時,單層GeSe擁有稀磁態(tài)。它們中的大多數(shù)表現(xiàn)出雙極型半導(dǎo)體行為,而其余的擁有自旋無間隙半導(dǎo)體特性。而在吸附F和Cl原子的系統(tǒng)中,磁性只出現(xiàn)在吸附F原子的D-Se結(jié)構(gòu)。其它的都呈現(xiàn)p型半導(dǎo)體特性。這些結(jié)果表明輕非金屬元素對GeSe的修飾是調(diào)整其電子和磁性的可用方法。改性之后的單層GeSe將會在未來自旋電子和光電子器件的應(yīng)用中擁有巨大潛力。鑒于大部分二維四族一硫化合物是間接帶隙半導(dǎo)體。我們構(gòu)建了四種雙層高對稱堆疊模型來調(diào)控它們的電子性質(zhì)。在系統(tǒng)地研究了所有雙層四族一硫化合物的動力學(xué)和熱穩(wěn)定性之后。我們篩選出在室溫下可能穩(wěn)定存在的體系。然后,利用第一性原理計算來研究雙層結(jié)構(gòu)是如何影響它們性質(zhì)的。結(jié)果表明,形成雙層結(jié)構(gòu)使四族一硫化合物材料的電子性質(zhì)可以被有效調(diào)節(jié)。通過該方法,它們的帶隙值可以實現(xiàn)在0.789至1.617eV之間的寬譜調(diào)控。并且在三種情況下可以實現(xiàn)間接帶隙到直接帶隙的轉(zhuǎn)換。進一步的考慮到該類材料的柔韌性與靈活性,我們在平面內(nèi)施加了單軸向拉伸應(yīng)力來調(diào)整它們的能帶結(jié)構(gòu),并實現(xiàn)更多的間接帶隙到直接帶隙的轉(zhuǎn)換。直接帶隙的實現(xiàn)將有助于其在下一代高效率的現(xiàn)代納米光電子和光伏器件中應(yīng)用。我們還研究了不同雙層四族一硫化合物材料對外部垂直電場的響應(yīng)情況。結(jié)果顯示,在層內(nèi)極化效應(yīng)和巨斯塔克效應(yīng)的共同作用下,它們體現(xiàn)出對外部電場較弱的耐受性。
【圖文】：

石墨烯平面蜂窩結(jié)構(gòu)

(a)黑磷的結(jié)構(gòu)；(b)過渡金屬二硫化物的結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O469

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 LUO Kun;CHEN ShiYou;DUAN ChunGang;;Indirect-direct band gap transition of two-dimensional arsenic layered semiconductors—cousins of black phosphorus[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2015年08期

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本文編號：2624734