發(fā)布時(shí)間：2021-11-26 13:47

　　固體物理學(xué)將材料的基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用十分緊密地結(jié)合在一起。為了使學(xué)生更加深入地理解材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì),利用計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),將晶體結(jié)構(gòu)可視化。針對(duì)兩種二維單層材料PBi₃和P₃Bi,設(shè)計(jì)了3個(gè)實(shí)驗(yàn):結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)、能帶分析實(shí)驗(yàn)和能帶調(diào)控實(shí)驗(yàn)。計(jì)算結(jié)果表明,二維單層PBi₃和P₃Bi具有與可見(jiàn)光能量相匹配的適中帶隙,分別為1.50 eV和1.03 eV,而且能夠通過(guò)施加應(yīng)變的方法得到有效調(diào)控,實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體-金屬的轉(zhuǎn)變。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅鍛煉了學(xué)生文獻(xiàn)查找能力和數(shù)據(jù)分析能力,而且有助于學(xué)生更加深入地理解材料的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2020,37(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

二維單層材料P3Bi和PBi3結(jié)構(gòu)的俯視圖和側(cè)視圖

130實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理圖2單層材料能帶結(jié)構(gòu)圖為直接帶隙，電子更易于從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，有利于電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生[13]。4能帶調(diào)控實(shí)驗(yàn)材料在不同環(huán)境下，承受各種不同的外加載荷，如壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等，會(huì)表現(xiàn)出不同的力學(xué)特征，而對(duì)二維材料施加應(yīng)變也是調(diào)控其電子結(jié)構(gòu)的有效手段[14]。本次實(shí)驗(yàn)以單層P3Bi和單層Bi3P為例，對(duì)材料施加壓縮應(yīng)變（ε<0）和拉伸應(yīng)變（ε>0），并不斷改變應(yīng)變的大小，探索晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)與應(yīng)變的關(guān)系。圖3直觀地反映出總能量和相鄰原子距離與應(yīng)變的關(guān)系。在應(yīng)變較小時(shí)（如–10%≤ε≤15%），總能量與應(yīng)變呈拋物線關(guān)系，而相鄰原子距離與應(yīng)變呈線性關(guān)系，表明為彈性應(yīng)變；而應(yīng)變較大（如ε<–10%或ε>15%）時(shí)，總能量和相鄰原子距離發(fā)生突變，為非彈性應(yīng)變。非彈性應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，本文只討論彈性應(yīng)變對(duì)帶隙大小的影響。圖3表明，在不同應(yīng)變下原子間的相對(duì)位置會(huì)隨著應(yīng)變的變化而變化，從而影響強(qiáng)度和原子間成鍵性質(zhì)，最終使材料能帶結(jié)圖3單層P3Bi和PBi3的總能量以及相鄰原子距離與應(yīng)變的關(guān)系

130實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理圖2單層材料能帶結(jié)構(gòu)圖為直接帶隙，電子更易于從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，有利于電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生[13]。4能帶調(diào)控實(shí)驗(yàn)材料在不同環(huán)境下，承受各種不同的外加載荷，如壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等，會(huì)表現(xiàn)出不同的力學(xué)特征，而對(duì)二維材料施加應(yīng)變也是調(diào)控其電子結(jié)構(gòu)的有效手段[14]。本次實(shí)驗(yàn)以單層P3Bi和單層Bi3P為例，對(duì)材料施加壓縮應(yīng)變（ε<0）和拉伸應(yīng)變（ε>0），并不斷改變應(yīng)變的大小，探索晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)與應(yīng)變的關(guān)系。圖3直觀地反映出總能量和相鄰原子距離與應(yīng)變的關(guān)系。在應(yīng)變較小時(shí)（如–10%≤ε≤15%），總能量與應(yīng)變呈拋物線關(guān)系，而相鄰原子距離與應(yīng)變呈線性關(guān)系，表明為彈性應(yīng)變；而應(yīng)變較大（如ε<–10%或ε>15%）時(shí)，總能量和相鄰原子距離發(fā)生突變，為非彈性應(yīng)變。非彈性應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，本文只討論彈性應(yīng)變對(duì)帶隙大小的影響。圖3表明，在不同應(yīng)變下原子間的相對(duì)位置會(huì)隨著應(yīng)變的變化而變化，從而影響強(qiáng)度和原子間成鍵性質(zhì)，最終使材料能帶結(jié)圖3單層P3Bi和PBi3的總能量以及相鄰原子距離與應(yīng)變的關(guān)系

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3520270