發(fā)布時(shí)間：2021-08-19 13:45

　　二維薄膜材料是近年來(lái)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著材料制備技術(shù)的發(fā)展,許多二維薄膜材料被陸續(xù)制備出來(lái),比如石墨烯、硅烯和硼烯等。這些材料中既有絕緣體,也有半導(dǎo)體、半金屬和金屬,它們可以廣泛的應(yīng)用到材料、微電子、生物等領(lǐng)域。同時(shí),材料的拓?fù)湫再|(zhì)是凝聚態(tài)物理的另一研究熱點(diǎn),半金屬和金屬由于具有豐富的拓?fù)湎喔且鹆舜蠹业膹V泛關(guān)注。在拓?fù)浒虢饘俸徒饘僦?其能帶通過(guò)相交可以形成狄拉克點(diǎn)、三重簡(jiǎn)并點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)線（Nodal line）和節(jié)點(diǎn)環(huán)（Nodal ring）等拓?fù)湎?并受到不同種類的對(duì)稱性保護(hù)。當(dāng)材料的對(duì)稱性破缺時(shí),它的能帶會(huì)產(chǎn)生有趣的拓?fù)湎嘧�。雖然一些二維薄膜材料也具有拓?fù)湫再|(zhì),但是由于維度的限制,與三維材料相比,它們的拓?fù)湎喾N類較少。在本論文中,為了拓展二維薄膜材料的應(yīng)用范圍,發(fā)現(xiàn)新的拓?fù)湎?我們通過(guò)堆垛二維薄膜的方式尋找三維拓?fù)洳牧?并對(duì)其拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行研究。本論文分成五章:第一章,本章介紹了二維薄膜材料的主要成員,以及使用二維材料構(gòu)造三維材料的方法。同時(shí),介紹了拓?fù)淅碚摰陌l(fā)展、拓?fù)浒虢饘俸徒饘俚闹饕負(fù)湎唷Ｗ詈?介紹了該論文的研究意義和內(nèi)容安排。第二章,本章介紹了密度泛函理論,緊束縛近... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：50 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）石墨烯的超胞結(jié)構(gòu)，單胞的晶格向量用紅色箭頭標(biāo)識(shí)

?Ｍ?ｒ??圖１．１?（ａ）石墨烯的超胞結(jié)構(gòu)，單胞的晶格向量用紅色箭頭標(biāo)識(shí)。石墨烯有兩種邊??界：扶手椅型邊界（ａｒｍｃｈａｉｒ）和鋸齒形邊界（ｚｉｇｚａｇ）。（ｂ）石墨燦的三維能帶圖。??（ｃ）石墨烯的能帶圖。??石墨烯的結(jié)構(gòu)與碳原子軌道有重要關(guān)聯(lián)［４］。因?yàn)樘荚拥囊粋�(gè)ｓ軌道和兩??個(gè)ｐ軌道之間可以形成ｓｐ２雜化，所以碳原子之間形成了三個(gè)〇鍵，也使石墨烯??形成了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。余下的ｐｚＷ道垂直于石墨烯平面，使臨近碳原子之間形成了??Ｔｔ鍵。又因?yàn)樘荚拥拿總�(gè)ｐ軌道上都應(yīng)該有一個(gè)額外的電子，所以碳原子會(huì)??貢獻(xiàn)出一個(gè)電子給ｐｚ軌道，使石墨稀里的ｉｔ鍵是半填滿的（ｈａｌｆ?ｆｉｌｌｅｄ）。此??夕卜，石墨烯的低能導(dǎo)帶和價(jià)帶在費(fèi)米能級(jí)上形成一個(gè)錐形交點(diǎn)，因?yàn)檫@種能帶??結(jié)構(gòu)可以用狄拉克方程來(lái)描述，所以該交點(diǎn)也稱為狄拉克點(diǎn)。石墨烯的能帶結(jié)??構(gòu)說(shuō)明，無(wú)質(zhì)量狄拉克費(fèi)米子存在于石墨烯中，并形成了許多新穎的物理性??質(zhì)

其他晶格結(jié)構(gòu)也可以構(gòu)成二維薄膜材料。硼元素是繼碳元素之后，另一個(gè)??具有多種二維薄膜材料的元素［１（）］。依據(jù)晶格結(jié)構(gòu)的不同，我們可以將它們分為??三角晶格５６硼烯、六角晶格５３硼烯、三角和六角組合的ｏ／（３／Ｙ／Ｘ硼烯等，并用硼??原子的配位數(shù)（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ?ｎｕｍｂｅｒ）來(lái)區(qū)分不同的類型。其中，因?yàn)椋崤穑贺５??每個(gè)原子具有最大的形成能，所以是最穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)。ａ硼烯具有５或６的配??位數(shù)，硼原子只能形成五鍵或六鍵，這使得結(jié)構(gòu)中的六邊形是互不相鄰的。ａ??硼烯也分為平整和起伏結(jié)構(gòu)，它們分別被稱為ａ硼烯和ａ１硼烯。在它們的聲子??譜中，平整的ａ硼烯是有虛頻的，這顯示了它受到平面外的彎曲震動(dòng)。ａ硼烯??需要取消這個(gè)虛頻，必須將它的六鍵硼原子遠(yuǎn)離原子平面，形成有起伏的薄膜??結(jié)構(gòu)，所以ａ硼烯可以變成能量更低的ａ１硼烯。此外，ａ硼烯的結(jié)構(gòu)非常接近??于硼的一種足球烯結(jié)構(gòu)Ｂｓ（，，這也類似于石墨烯和富勒烯的關(guān)系。??ａ硼烯的能帶結(jié)構(gòu)也是受人關(guān)注的焦點(diǎn)。ａ硼烯和ａ＇硼烯的能帶都呈現(xiàn)了??金屬性，并且一部分能帶在費(fèi)米能級(jí)上形成了類似狄拉克點(diǎn)的交點(diǎn)。在費(fèi)米能??級(jí)附近，因?yàn)椋崤鹣┖停幔迸鹣┑模穑壍缹?duì)能帶起到了主要貢獻(xiàn)，所以緊束縛模??


本文編號(hào)：3351523