【摘要】：在納米材料和器件中各種量子效應開始發(fā)揮作用,使其具備了傳統(tǒng)材料和器件不可比擬的優(yōu)良特性和規(guī)律,在超級計算機芯片、能量存儲與轉(zhuǎn)換、傳感器等領域有重要的應用,是當今科學研究領域的熱點之一。不斷探索和研究新型高效的低維納米材料并通過對材料進行修飾、摻雜、構建異質(zhì)結(jié)等方式提高并豐富其性能是目前亟需解決的問題。本文基于第一性原理計算方法系統(tǒng)地研究了幾種新型的低維納米材料的電子結(jié)構及其器件的量子輸運問題,討論了外部條件(如應力、偏壓、門電壓等)對其產(chǎn)生的影響,并深入分析了體系內(nèi)部的物理化學機制,揭示了其在不同領域中的可能應用。本論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處如下:(1)GeP_3納米帶的電子結(jié)構及其隧穿結(jié)的量子輸運特性。研究發(fā)現(xiàn),單層GeP_3納米帶表現(xiàn)出半導體性質(zhì),而三層GeP_3納米帶表現(xiàn)出金屬性。三層-單層-三層GeP_3納米帶隧穿結(jié)的量子輸運行為取決于單層GeP_3納米帶和兩端三層GeP_3納米帶電極的連接方式,隨著門電壓增大,底層連接和中間層連接系統(tǒng)的電導增大,而頂層連接系統(tǒng)的電導減小;底層連接和中間層連接系統(tǒng)的I-V曲線近似呈線性,而頂層連接系統(tǒng)會出現(xiàn)負微分電導。(2)Au-三角烯-Au分子結(jié)的純自旋流和熱電輸運性質(zhì)。結(jié)果表明,系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的柵控自旋過濾效應,通過調(diào)控溫差和門電壓,能夠得到純自旋流和自旋依賴的熱電勢。通過溫度、門電壓和化學勢的適當優(yōu)化配置可以獲得較高的自旋品質(zhì)因子和相對很低的電荷品質(zhì)因子。(3)新型層狀KAgSe材料及其在光伏器件方面的應用前景。研究發(fā)現(xiàn),單層KAgSe表現(xiàn)出較高的載流子遷移率和有效的可見光吸收,單層KAgSe納米器件有較高的光電流,其光響應優(yōu)于硫化物納米器件和石墨烯納米器件。二維層狀KAgSe存在大小約為1.5 eV的直接帶隙,處于激子太陽能電池候選材料的最佳帶隙范圍內(nèi)(1.2~1.6 eV),并且?guī)稁缀跏菍营毩⒌摹＿@是論文的創(chuàng)新點之一。(4)一種新型硼化物橫向異質(zhì)結(jié)及其相關性質(zhì)。結(jié)果表明,硼化物橫向異質(zhì)結(jié)具有適當大小的直接帶隙、超高的載流子遷移率和有效的可見光吸收性能。用單層BP-BAs橫向異質(zhì)結(jié)搭建的納米器件在可見光范圍可以出現(xiàn)很大的光電流和光伏響應,在相同的外部條件下遠大于MoS_2-WSe_2系統(tǒng)的光電流和光伏響應,這些重要參數(shù)影響太陽能電池的性能,預示了其在太陽能電池方面潛在的應用價值。這是論文的另一創(chuàng)新之處。
【圖文】：

（a）單層MoS2的俯視圖和側(cè)視圖

向左側(cè)的 InSe 而價帶的空穴傾向于從左側(cè)的 InSe 流向右側(cè)的 穴超相反的方向運動，不利于二者的復合，因此更有利于光電轉(zhuǎn)換下，BN-BX 橫向異質(zhì)結(jié)有著 I 型的能帶對齊方式，其導帶的電子向于朝同一方向流動，二者也更容易復合，從而使其更適用于發(fā)光前關于二維異質(zhì)結(jié)構的成果并不多。探索新型且性質(zhì)獨特的二維構建二維異質(zhì)結(jié)提供豐富的候選材料，是非常有意義的工作。米器件著科學技術水平的不斷提高，傳統(tǒng)的電子器件已經(jīng)無法滿足需求尋尺寸越來越小的電子器件。然而，當器件的尺寸減小到納米量導作用，，于是，納米器件從制作工藝到理論基礎都完全不同于傳電子器件包括分子器件以通過光刻、外延生長、微細加工等技術米材料器件，是目前納米電子技術發(fā)展的核心與關鍵。
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 郭瑞婷;張媛媛;;可研可用 納米材料綻放光彩——納米材料分論壇側(cè)記[J];中國材料進展;2019年10期

2 沈建云;溫海燕;姜楠;周萌;邢本;姜雙林;;工程納米材料毒理學的研究現(xiàn)狀與研究方法評價[J];阜陽師范學院學報(自然科學版);2019年04期

3 閆宏芹;;淺述納米材料的生產(chǎn)現(xiàn)狀及其在化工生產(chǎn)中的應用[J];中國粉體工業(yè);2008年05期

4 王策;;有機納米材料成為研究焦點[J];國際學術動態(tài);2003年02期

5 孫鎮(zhèn)鎮(zhèn);;我國納米材料發(fā)展問題與前景展望[J];中國粉體工業(yè);2016年05期

6 ;法國對納米材料實施申報制度[J];中國粉體工業(yè);2013年02期

7 郭建民;;納米材料在化工生產(chǎn)中的應用[J];常州輕工職業(yè)技術學院學報;2005年03期

8 ;國際標準化組織發(fā)布納米材料分類新標準[J];中國粉體工業(yè);2010年05期

9 李彥菊;高飛;;納米材料研究進展[J];甘肅石油和化工;2011年04期

10 ;我國正式實施七項納米材料國家標準[J];中國粉體工業(yè);2008年02期

相關會議論文 前10條

1 劉倩;陸達偉;張托雅;江桂斌;;穩(wěn)定同位素分析在納米材料環(huán)境行為研究中的應用[A];全國環(huán)境納米技術及生物效應學術研討會摘要集[C];2016年

2 馬曉s

本文編號：2682011