基于自旋極化的第一性原理計算,我們研究了二維材料（硅烯、鍺烯和Al-Ge合金鍺烯）在支撐襯底上的結(jié)構(gòu)模型以及界面效應(yīng)對二維材料生長制備的影響。首先,我們研究了硅烯在不同金屬襯底上的結(jié)構(gòu)以及界面相互作用對二維Si材料生長制備的影響�；谀芰康姆�(wěn)定性分析,SRT7-1T是Cu、Pt和Ir金屬襯底上最穩(wěn)定的硅烯構(gòu)型。然而,SRT7硅烯構(gòu)型在Au、Ag和Al金屬襯底上的穩(wěn)定性很差,能量比其基態(tài)結(jié)構(gòu)至少低0.12 eV/atom。Au（111）襯底上硅烯的基態(tài)結(jié)構(gòu)為SRT13-1T。在Ag（111）和Al（111）襯底上,最穩(wěn)定的硅烯構(gòu)型均為BHS-6T,其低位異構(gòu)體（Ag:SRT12-2T、SRT13-1T和Al:SRT13-4T、SRT12-3T）的穩(wěn)定性相比于BHS-6T僅小于19 meV/atom。因此,在控制良好的實驗條件下,它們在實驗中被制造出來的概率大致是相等的。另外,計算和討論了硅烯/金屬襯底系統(tǒng)的鍵長和鍵能、差分電荷密度以及剝離能。我們發(fā)現(xiàn)二維Si材料與Pt和Ir金屬襯底具有很強的相互作用。其次,我們研究了鍺烯在支撐襯底（金屬和合金襯底）上的結(jié)構(gòu)以及近表面合金效應(yīng)對二維Ge材料... 

【文章來源】：濟南大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

實驗上制備出的硅烯生長構(gòu)型的結(jié)構(gòu)示意圖

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文15一致[18]。圖3.2SRT7-1T、SRT12-2T、SRT13-1T和BHS-6T硅烯構(gòu)型在不同金屬（Cu、Ag、Au、Pt、Ir和Al）襯底作用下其結(jié)構(gòu)特征發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)構(gòu)示意圖只顯示了支撐襯底的兩個頂層。黑色的菱形是計算中使用的周期性單胞。顏色小球的定義如圖3.1所述。對于Au（111）襯底，SRT12-2T和SRT13-1T硅烯結(jié)構(gòu)保持了原有硅烯構(gòu)型的所有特征。BHS-6T和SRT7-1T硅烯構(gòu)型雖然保留了原有結(jié)構(gòu)的基本特征，但其突起的Si原子分別有2和1個降低到硅烯基準面內(nèi)，我們分別稱其為BHS-4T和SRT7。BHS-4T、SRT12-2T和SRT13-1T硅烯構(gòu)型中突起的Si原子與硅烯基準面的平均垂直距離分別為0.91、1.26和1.39。由表格3.1可以看出，SRT13-1T硅烯構(gòu)型為Au（111）襯底上的基態(tài)結(jié)構(gòu)。第一低位異構(gòu)體SRT12-2T硅烯構(gòu)型的穩(wěn)定性比SRT13-1T低25meV/atom。SRT13-1T的能量釋放Eer比BHS-4T和SRT7分別高0.029和0.169eV/atom。與Ag（111）襯底上的情況相似，SRT7硅烯構(gòu)型在能量上處于劣勢，從硅烯形成的角度，實驗上制備出來的概率較低。從理論計算的角度分析，SRT13-1T硅烯構(gòu)型應(yīng)為Au（111）襯底

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文17其在實驗上制備出來的概率相對較低。而SRT12-4T和SRT13-4T硅烯構(gòu)型的能量釋放Eer與BHS-6T之間相差僅小于19meV/atom，因此，BHS-6T、SRT12-3T和SRT13-4T硅烯構(gòu)型在實驗上被制造出來的機會大致是相等的。圖3.3Cu、Ag、Au、Pt、Ir和Al金屬襯底上硅烯的基態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖以及相對應(yīng)的在-1.5V偏置電壓下的STM模擬圖。結(jié)構(gòu)示意圖只顯示了支撐襯底的兩個頂層。黑色和黃色的菱形是計算中使用的周期性單胞。圖中顏色球的描述同圖3.1�？紤]到已經(jīng)在實驗上制備出的硅烯構(gòu)型的STM研究，采用TesoffandHamann方法[120]對不同金屬襯底上硅烯的基態(tài)結(jié)構(gòu)模擬了-1.5V偏置電壓下的STM圖像。不同金屬襯底上硅烯的基態(tài)結(jié)構(gòu)以及STM模擬圖如圖3.3所示。其中Ag（111）和Ir（111）襯底上硅烯構(gòu)型的STM模擬圖像與實驗上觀測的亮點一致，從而說明我們計算方法的準確性。對于Cu、Au、Pt和Ir金屬襯底上硅烯的基態(tài)結(jié)構(gòu)，其STM圖案均具有三角形排列的亮點；對于Ag和Al金屬襯底，其基態(tài)構(gòu)型的STM圖像由兩個三邊形亮點組成


本文編號：2909839