基于自旋極化的第一性原理計(jì)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(duì)二維材料生長(zhǎng)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(duì)二維Si材料生長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)條件下,它們?cè)趯?shí)驗(yàn)中被制造出來(lái)的概率大致是相等的。另外,計(jì)算和討論了硅烯/金屬襯底系統(tǒng)的鍵長(zhǎng)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(qiáng)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(duì)二維Ge材料... 

【文章來(lái)源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)上制備出的硅烯生長(zhǎng)構(gòu)型的結(jié)構(gòu)示意圖

濟(jì)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(gè)頂層。黑色的菱形是計(jì)算中使用的周期性單胞。顏色小球的定義如圖3.1所述。對(duì)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(gè)降低到硅烯基準(zhǔn)面內(nèi)，我們分別稱(chēng)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(zhǔn)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(shì)，從硅烯形成的角度，實(shí)驗(yàn)上制備出來(lái)的概率較低。從理論計(jì)算的角度分析，SRT13-1T硅烯構(gòu)型應(yīng)為Au（111）襯底

濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文17其在實(shí)驗(yàn)上制備出來(lái)的概率相對(duì)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(shí)驗(yàn)上被制造出來(lái)的機(jī)會(huì)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(duì)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(gè)頂層。黑色和黃色的菱形是計(jì)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(shí)驗(yàn)上制備出的硅烯構(gòu)型的STM研究，采用TesoffandHamann方法[120]對(duì)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(shí)驗(yàn)上觀測(cè)的亮點(diǎn)一致，從而說(shuō)明我們計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。對(duì)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(diǎn)；對(duì)于Ag和Al金屬襯底，其基態(tài)構(gòu)型的STM圖像由兩個(gè)三邊形亮點(diǎn)組成


本文編號(hào)：2909839