本文關(guān)鍵詞：Ge表面氧化和氫化的光電子計(jì)量譜學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 低配位物理 異配位化學(xué) 芯能級偏移 DFT ZPS

【摘要】：近些年來,半導(dǎo)體Ge在工業(yè)、生活中的應(yīng)用非常廣泛。隨著納米芯片和納米器件的尺寸逐步減小,納米Ge呈現(xiàn)出了各種不同于Ge體材料的新穎物理特性。因此,探究這些物理特性背后的物理機(jī)制是非常具有科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值的。然而,在應(yīng)用經(jīng)典理論模型來討論這些物理特性的過程中均遇到了一些難以突破的瓶頸。因此,采用一個全新的既能克服經(jīng)典理論所遇到的阻礙又能從本質(zhì)上解釋這些新穎物理特性的理論模型是非常有必要的。本論文工作,綜合應(yīng)用鍵弛豫(BOLS)、非鍵電子極化(NEP)以及緊束縛近似(TB)的相關(guān)理論以及密度泛函理論計(jì)算(DFT),X射線光電子譜(XPS)和區(qū)域選擇光電子譜(ZPS)的方法,研究了Ge表面以及雜質(zhì)表面的芯能級偏移的物理機(jī)制。具體內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)依據(jù)BOLS-TB-XPS結(jié)合法計(jì)算得到,Ge3d軌道的孤立原子能級為27.579eV,相對于塊體能級28.960eV向更深能級偏移。由于表面化學(xué)鍵的收縮,從而引起Ge3d軌道低配位(100)和(111)表面電子量子釘扎。同時(shí),我們預(yù)測了局域應(yīng)變、原子結(jié)合能等定量信息。(2)運(yùn)用DFT計(jì)算,得到了Ge(100)、Ge(100)-H和Ge(210)表面的局域態(tài)密度及Ge(210)表面的鍵收縮因子的定量信息。同時(shí),H吸附導(dǎo)致Ge(100)表面出現(xiàn)局域極化現(xiàn)象,并引起3d軌道電子能級偏移量從1.381eV減小到0.952eV。(3)運(yùn)用BOLS-TB理論,再結(jié)合ZPS方法對Ge的鈍化和吸附表面的3d芯能級的偏移進(jìn)行了分析并得到,O2,H2O2,H2O,HF鈍化的Ge(100)表面和Au吸附的Ge(100)表面均會導(dǎo)致Ge表面3d軌道不同程度的量子釘扎。同時(shí),ZPS獲得雜質(zhì)引起Ge3d界面能級BE偏移。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性表明了BOLS-NEP-TB的方法在解釋非常規(guī)配位系統(tǒng)的能級偏移等方面的問題時(shí),是合理有效的。同時(shí),它還能夠?yàn)槲覀冞M(jìn)一步探索其它的納米材料的反常特性提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：低配位物理 異配位化學(xué) 芯能級偏移 DFT ZPS
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.11;O641.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 Ge納米材料的概述9-12
• 1.1.1 Ge納米材料的基本物性9-10
• 1.1.2 Ge納米材料的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2 材料表面和界面的非常規(guī)配位12-16
• 1.2.1 材料表面的應(yīng)用與研究12-14
• 1.2.2 材料界面的應(yīng)用與研究14-15
• 1.2.3 材料表面和界面原子的非常規(guī)配位15-16
• 1.3 VASP軟件簡介16
• 1.4 本文的選題依據(jù)和主要內(nèi)容16-18
• 第2章 基本原理和方法18-30
• 2.1 鍵弛豫-緊束縛(BOLS-TB)理論18-23
• 2.1.1 緊束縛近似法18-20
• 2.1.2 化學(xué)鍵-能帶-勢壘的關(guān)系20-21
• 2.1.3 鍵弛豫理論(BOLS)21-23
• 2.2 鍵弛豫-光電子(BOLS-XPS)譜結(jié)合法23-27
• 2.2.1 X射線光電子譜(XPS)23-25
• 2.2.2 BOLS-XPS結(jié)合法25-27
• 2.3 第一性原理計(jì)算方法27-29
• 2.3.1 密度泛函理論(DFT)27-28
• 2.3.2 局域密度近似(LDA)28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 Ge低配位的芯能級偏移30-40
• 3.1 引言30-31
• 3.2 表面低配位的芯能級偏移的BOLS解釋31-33
• 3.3 Ge表面的 3d芯能級偏移33-36
• 3.4 Ge表面的量子釘扎36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 Ge異配位的芯能級偏移40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 界面異配位的芯能級偏移的BOLS解釋40-42
• 4.3 區(qū)域選擇光電子譜(ZPS)42-43
• 4.4 Ge氧化和氫化表面的ZPS分析43-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第5章 總結(jié)和展望48-50
• 5.1 全文總結(jié)48-49
• 5.2 工作展望49-50
• 參考文獻(xiàn)50-55
• 致謝55-56
• 個人簡歷與在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果56
• 個人簡歷56
• 學(xué)習(xí)經(jīng)歷56
• 在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與科研成果56

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳利紅;Ge表面氧化和氫化的光電子計(jì)量譜學(xué)研究[D];湘潭大學(xué);2016年

，

本文編號：763513