【摘要】：2014年,實(shí)驗(yàn)中制備出一種新型的二維材料——磷烯,因?yàn)槠渚哂袠O高的開關(guān)比、載流子遷移率和天然的直接帶隙,在場(chǎng)效應(yīng)晶體管、光電子器件等方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,磷烯很快成為目前納米物理領(lǐng)域研究的一種熱點(diǎn)材料�？紤]到磷烯在電子器件領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用中的需求,邊緣效應(yīng)和摻雜效應(yīng)對(duì)器件電子性質(zhì)的影響極為重要。本文我們采用第一性原理方法研究了常見邊緣官能團(tuán)修飾的鋸齒型磷烯納米帶的重構(gòu)和電子性質(zhì)以及鋸齒型磷烯納米帶在過渡金屬元素?fù)诫s下的磁性調(diào)制。(1)我們采用基于密度泛函理論的第一性原理方法,研究了在邊緣官能團(tuán)H、F、O、S和OH修飾的磷烯納米帶中相鄰官能團(tuán)的協(xié)同作用對(duì)其邊緣形貌和電子性質(zhì)的影響。我們發(fā)現(xiàn),這種協(xié)同作用對(duì)于邊緣H(F)修飾時(shí)并不明顯,但O(S)修飾時(shí)卻在磷烯納米帶邊緣形成重構(gòu)。這種重構(gòu)來源于邊緣相鄰O(S)原子間的排斥以及邊緣原子與官能團(tuán)間的p態(tài)耦合導(dǎo)致的磷骨架畸變。O(S)修飾的磷烯納米帶是半導(dǎo)體,相比H修飾,其帶隙更大,同時(shí)在導(dǎo)帶底附近引進(jìn)一個(gè)新的輸運(yùn)通道,而且O修飾能夠降低電子有效質(zhì)量。OH修飾的鋸齒型磷烯納米帶由于同邊緣OH官能團(tuán)O-H鍵指向不同,邊緣也形成重構(gòu)。相比H修飾,OH修飾的帶隙和電子有效質(zhì)量都非常相近,但是空穴有效質(zhì)量更大。(2)我們采用基于密度泛函理論的第一性原理方法,通過Fe、Co、Ni對(duì)鋸齒型磷烯納米帶進(jìn)行3d過渡金屬的摻雜,來探討尺寸效應(yīng)和邊緣效應(yīng)對(duì)局域磁矩及磁矩調(diào)制的影響。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于這三種過渡金屬摻雜的穩(wěn)定位點(diǎn)都在條帶內(nèi)部,且摻雜位點(diǎn)與邊緣的距離大于3條鋸齒型鏈時(shí),摻雜位置不再受到邊緣的影響。Co摻雜不能引入非零磁矩,而Fe和Ni引起1μB的局域磁矩。外加應(yīng)變時(shí),Co、Fe、Ni摻雜納米帶的局域磁矩保持不變。Fe、Ni摻雜磷烯納米帶的局域磁矩源自過渡金屬3d軌道雜化。
[Abstract]:In 2014, a new two-dimensional material, phosphorene, was prepared in the experiment because of its high switching ratio, carrier mobility and natural direct band gap, field effect transistors, optoelectronic devices and so on. Phosphorene has quickly become a hot material in the field of nanometer physics. Considering the practical application of phosphorene in electronic devices, the influence of edge effect and doping effect on the electronic properties of the device is very important. In this paper, we have studied the reconstruction and electronic properties of the common edge-modified zigzag phosphorene nanoribbons by first-principles method and the magnetic modulation of the zigzag phosphorene nanoribbons doped with transition metal elements. (1) We use the first principle method based on density functional theory, The effect of the synergetic effect of adjacent functional groups on the edge morphology and electronic properties of phosphorene nanobelts modified with OH and HfFO _ (O) O _ (S) was studied. We found that the synergistic effect was not obvious for the edge H (F) modification, but the O (S) modification resulted in the reconstruction at the edge of the phosphorene nanobelts. This reconstruction comes from the repulsion between adjacent O (S) atoms at the edge and the p-state coupling between the edge atoms and the functional groups. The phosphorene nanobelts modified by. O (S) are semiconductors, and the band gap is larger than that of H modification. At the same time, a new transport channel is introduced near the bottom of the conduction band, and O modification can reduce the effective mass of the electron. The OH modified zigzag phosphorene nanospheres have different O-H bond points at the same edge of the OH functional group, and the edges are also reconstructed. Compared with H modification, the band gap and electron effective mass of OH modification are very similar, but the effective mass of hole is much larger. (2) We adopt the first principle method based on density functional theory and Fe,Co,. The effect of size effect and edge effect on local magnetic moment and magnetic moment modulation was investigated by doping sawtooth phosphorene nanoribbons with 3D transition metal by Ni. It is found that the doping position is no longer affected by the edge when the distance between the doping site and the edge is greater than three zigzag chains, and the Co doping can not introduce non-zero magnetic moment. The local magnetic moment of 1 渭 B is induced by Fe and Ni. The local magnetic moments of Co,Fe,Ni doped nanobelts remain unchanged when the strain is applied. The local magnetic moments of Fe,Ni doped phosphene nanobelts are derived from the transition metal 3D orbital hybrid.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O469;TB383.1

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本文編號(hào)：2397416