本文關(guān)鍵詞：二維半導(dǎo)體材料的第一性原理模擬

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【摘要】：二維材料因為其超薄的厚度決定的超短的臨界溝道尺寸成為了半導(dǎo)體領(lǐng)域的熱點研究材料,在對石墨烯進(jìn)行廣泛深入研究的同時,也引發(fā)了人們對具有非碳組成的2D類石墨烯無機(jī)材料的關(guān)注。在本論文中,我們運用第一性原理計算研究了鍺烯和磷烯2D材料在微電子、光電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用。首先,研究了鹵素原子對鍺烯電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用。用鹵素原子以共價鍵的形式鈍化鍺烯表面,破壞鍺烯的離域(?)鍵特征,使鍺烯打開一個可調(diào)控的帶隙。其中,氟氯溴元素可以打開一個明顯的帶隙,而碘元素由于較小的相互作用,只是打破了鍺烯的狄拉克特性,并未打開明顯的帶隙值。另外,鹵化鍺烯的電子結(jié)構(gòu)還可以通過應(yīng)變和堆疊進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)控。通過壓縮拉伸應(yīng)變,鹵化鍺烯的帶隙值可以得到連續(xù)調(diào)控,甚至,原本零帶隙的碘化鍺也可以打開帶隙。隨著應(yīng)變從-10%增加至10%,鹵化鍺烯的帶隙表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,相繼在-8%到-5%的范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值。在將單層堆疊成雙層的變化中,其帶隙受到壓應(yīng)變導(dǎo)致帶隙增大和層數(shù)增加導(dǎo)致帶隙減小兩方面的影響,二者競爭的結(jié)果使鹵化鍺烯表現(xiàn)出帶隙增大的現(xiàn)象。值得一提的是,在我們的研究中,鹵化鍺烯始終保持著直接帶隙的特征,這點對于光電領(lǐng)域是很有意義的。接著研究了再磷烯中摻雜銻元素的性質(zhì)。單層磷烯具有合適的帶隙值和并非不可利用的遷移率,但是其遷移率與現(xiàn)有工業(yè)領(lǐng)域常用的硅相比,還是較低。在摻雜銻元素過后,其電子能帶結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了直接-間接-直接的變化過程。其中,銻濃度75%-90%的范圍內(nèi),該單層材料能夠兼顧到直接帶隙、帶隙值和遷移率三方面的應(yīng)用指標(biāo),是一種較好的晶體管二維溝道材料。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304

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本文編號：1253355