收藏本站
《中国科学技术大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

等电子体系调控V族二维材料的电子特性

王吉章  
【摘要】:近几年来,Ⅴ族黑磷原子层材料(又称磷烯)引起了人们的广泛关注。由于黑磷具有非零带隙,高载流子迁移率,和面内各向异性等优良物性,和典型的二维材料石墨烯和过渡金属硫化物相区别,黑磷在纳米电子学和纳米光子学应用方面前景看好。但是,黑磷化学稳定性较差,在空气中易被氧化。目前,搜寻稳定且可调控的Ⅴ族等电子体系新化合物将提供有效的解决方案。本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Ⅴ主族及其等电子体化合物二维材料的结构调控与电子性能调控的可能性。分别探讨了单质二维材料锑烯中的电荷掺杂诱导的结构相变,Ⅲ-Ⅶ族等电子体系碘化铟的二维结构的稳定性和应力调控,及不同等电子体系异质结对电子性能的调控效果。第一章细致交代了二维材料的历史背景以及最具代表性的几种二维材料。第二章简介了第一性原理计算的理论背景,及在实际计算模拟当中所用到的软件的原理。第三章介绍了Ⅴ族等电子体化合物锑烯中的电荷掺杂诱导的结构相变。通过计算预测,一定的空穴浓度掺杂(~6×1012空穴/cm2)会极大地降低相变势垒,实现单层锑烯从六角晶格的β相结构向正交α相结构转变。通过这次结构相变,优化了带隙结构,并极大地提升了载流子的迁移率。进一步的计算证明,可以有多种方式来实现这种掺杂诱导的结构相变,包括静态电荷掺杂、表面功能分子吸附或使用石墨烯基底。第四章介绍了一种新型的黑磷等电子体系,即Ⅲ-Ⅶ族二维碘化铟(InI)。计算结果表明,单层和少层InI结构具有和自然存在的块体结构可比的热力学和动力学稳定性。层间范德瓦尔斯堆垛和外应变可以有效调控其电子结构。少层结构的带隙处在可见光范围内并可调。较小的应力下能诱发半导体-金属转变。该结果为通过寻找Ⅲ-Ⅶ族等电子体系来拓展V族半导体的策略提供了良好的范例。基于第三章和第四章的一些基本结论,第五章探索了 2D锑烯及其Ⅳ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅶ等电子体系的几个结构相的相对稳定性,和异质结组成的电子能带特性。计算发现,SnTe和InI存在三个最稳定结构相(α、β,c相)。电子带隙和元素离子间的电负性差密切相关,电负性差越大,能隙越大。系列等电子体系的带隙覆盖了整个可见光能谱,具有光电应用的潜在价值。并研究了组合材料形成垂直异质结时的,可以实现三种类型的能带排列。Ⅴ族等电子材料族的电子性质的丰富性,揭示了通过合金化或异质结构来调控Ⅴ族单质2D基本带隙的可能性。第六章进行了全文总结和展望。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O613.6;O614.5

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王志光,金运范,侯明东;纯金属中电子能损效应的实验研究[J];原子核物理评论;2000年02期
2 叶青山;范垂祯;;电子能损谱的发展和应用[J];真空与低温;1993年04期
3 冯世平,马本堃;一个可能的高T_c超导机制[J];物理学报;1988年10期
4 赵世龙;;核外电子增填顺序的经验方案[J];大学化学;1988年05期
5 朱智勇,金运范,刘昌龙,友梅,王衍斌,侯明东,陈晓曦,王志光,张崇宏,刘杰,李保权;高能氩离子在聚苯乙烯中的电子能损效应研究[J];高能物理与核物理;2001年01期
6 金运范,杨茹,刘昌龙,王衍斌,程松,刘杰,侯明东,姚江东;快离子在C_(60)薄膜中电子能损效应[J];科学通报;1999年20期
7 张景萍,王荣顺;导电高聚物聚吡啶的电子能带及其结构研究[J];高等学校化学学报;1991年08期
8 朱树文;葛方甫;;新型可编程电子能馈负载装置的研制[J];电气技术;2015年12期
9 张景萍,赵成大,王荣顺;导电高聚物聚对二噻萘的电子能带[J];高等学校化学学报;1990年09期
10 严继民;张启元;;分子晶体电子能带的结构特征[J];化学学报;1982年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 金运范;;快重离子在电导体中的电子能损效应[A];第八届全国核物理会议文摘集(下册)[C];1991年
2 侯明东;S.Klaumünzerl;;重离子电子能损引起的表面不稳定性[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
3 侯明东;;电子能损引起的塑性形变现象[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
4 王志光;M.Toulemonde;金运范;C.Dufour;E.Paumier;F.Pawlak;;高能离子在纯金属铋中引起的辐照效应[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
5 刘纯宝;王志光;臧航;宋银;金运范;魏孔芳;姚存峰;孙友梅;刘杰;;高能重离子辐照引起注碳SiO_2发光的电子能损效应研究[A];第三届反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2007年
6 侯明东;刘杰;孙友梅;姚会军;段敬来;尹经敏;莫丹;;快重离子电子能损引起的缺陷产生[A];第九届全国固体核径迹学术研讨会论文集[C];2007年
7 刘纯宝;王志光;臧航;宋银;金运范;魏孔芳;姚存峰;孙友梅;刘杰;;高能重离子辐照引起注碳SiO_2发光的电子能损效应研究[A];第三届反应堆物理与核材料学术研讨会论文摘要集[C];2007年
8 唐玉华;朱智勇;金运范;刘昌龙;王衍斌;侯明东;王志光;陈晓曦;刘杰;;~(2.1)GeV氪离子在聚苯乙烯中的电子能损效应研究[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
9 侯明东;刘杰;孙友梅;尹经敏;;电子能损引起的原子位移[A];第一届中国核技术及应用研究学术研讨会摘要文集[C];2006年
10 王志光;M.Toulemonde;金运范;C.Dufour;E.Paumier;F.Pawlak;;高能Pb离子在β-Sn中引起的辐照效应[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 刘霞;新型电子能像行星一样旋转[N];科技日报;2019年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王吉章;等电子体系调控V族二维材料的电子特性[D];中国科学技术大学;2019年
2 赵堃;压力下Bi_2Te_3和Sb_2Te_3中电子拓扑转变的第一性原理研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 麻焕锋;铁基材料物性的第一性原理计算[D];西南交通大学;2010年
4 张胜霞;荷能重离子辐照在白云母中引起的结构损伤及改性研究[D];中国科学院研究生院(近代物理研究所);2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026