【摘要】：本文主要研究幾種零帶隙半導(dǎo)體材料的能帶色散關(guān)系及其產(chǎn)生機(jī)制,體系包括石黑烯、黑磷、受電場(chǎng)調(diào)控的硅烯和拓?fù)浣^緣體表面／邊緣態(tài)。第一章為緒論部分,簡(jiǎn)要介紹各類無(wú)帶隙材料的特點(diǎn)及其實(shí)驗(yàn)制備,應(yīng)用前景。第二章,我們?cè)敿?xì)介紹拓?fù)浣^緣體和石墨烯的電子結(jié)構(gòu)及各種類石墨烯材料的發(fā)展現(xiàn)狀。同時(shí)對(duì)產(chǎn)生零能模的機(jī)制、判斷方法做了詳細(xì)說明。除開最常見的二維石墨烯,三維拓?fù)浣^緣體表面,受電場(chǎng)調(diào)控的硅烯可能出現(xiàn)零帶隙的情況外.某些材料還可能在邊緣產(chǎn)生零能模。本文介紹了三種判斷方式：最基礎(chǔ)直觀的判斷方法是計(jì)算出能帶色散關(guān)系,判斷其是否有帶隙。對(duì)于能帶的計(jì)算我們列舉了用有限差分計(jì)算受拓?fù)湎拗频碾p層石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)。除此之外,我們介紹了通過解析體系哈密頓量,將哈密頓量用泡利矩陣做為基矢表出,如果波矢取遍布里淵區(qū)中所有的值,其哈密頓量在泡利空間中會(huì)形成一個(gè)閉合的圖線。借由閉合曲線是否包含原點(diǎn)可以判斷體系是否具有零能邊緣態(tài)。最后,文章介紹了計(jì)算體系的Winding number判斷其是否具有零能邊緣態(tài)的方法。第三章闡述了計(jì)算一般體系輸運(yùn)性質(zhì)的傳輸矩陣方法,以及l(fā)anduaer buttiker公式。第四章和第五章是我們自己的工作,第四章是我們的研究重點(diǎn)內(nèi)容。我們研究了端接觸金屬硅烯異質(zhì)結(jié)以及面接觸金屬電極硅烯片的電輸運(yùn)性質(zhì)。首先求解格點(diǎn)薛定諤方程得到了端接觸體系的透射系數(shù)表達(dá)式,對(duì)比該表達(dá)式與石墨烯系統(tǒng)的表達(dá)式不難看出其重大區(qū)別是可由垂直電場(chǎng)和鐵磁調(diào)控的比例系數(shù)。利用landuaer buttiker公式數(shù)值計(jì)算體系的電導(dǎo),發(fā)現(xiàn)在電場(chǎng)及鐵磁調(diào)控下,可以出現(xiàn)自旋極化和谷極化的電導(dǎo)。定量計(jì)算了不同自旋不同谷的電子輸運(yùn)電導(dǎo)大小迥異,隨著硅烯散射區(qū)的長(zhǎng)度變化,出現(xiàn)震蕩。然后研究了上壓金屬電極硅烯系統(tǒng)的輸運(yùn)性質(zhì)。相較端接觸硅烯系統(tǒng),上壓金屬電極系統(tǒng)電導(dǎo)隨電場(chǎng)和鐵磁變化出現(xiàn)單調(diào)的增減但是沒有震蕩現(xiàn)象。最終我們發(fā)現(xiàn)在端接觸系統(tǒng)接觸良好,電子入射能量與硅烯跳躍能相當(dāng)時(shí),接觸電阻消失。第五章我們利用漸進(jìn)臺(tái)階模型研究了三維拓?fù)浣^緣體表面的穿透深度分布,計(jì)算了掃描隧道顯微鏡隧穿電導(dǎo)在線缺陷表面的震蕩。第六章總結(jié)出現(xiàn)無(wú)帶隙現(xiàn)象的各種機(jī)制。不同系統(tǒng)的不同特點(diǎn),以及對(duì)未來(lái)工作的展望。
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN304
【圖文】：

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本文編號(hào)：2750303