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體領域的熱點研究材料,在對石墨稀進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二維類石墨烯半導體材料的關注,特別是具有寬帶隙的二維半導體材料。在本論文中,我們通過第一性原理方法系統(tǒng)的研究了雙軸應力對單層三族氮化物和含缺陷單層氧化鋅的性質(zhì)的調(diào)控作用。首先,我們使用雜化密度泛函研究了雙軸應力對單層三族氮化物（III-N）電子結構的調(diào)控作用。在施加連續(xù)變化的雙軸應力下,四種單層III-N（單層III-N,III=B,Al,Ga,In）的能帶結構都產(chǎn)生了規(guī)律性變化,在外加應力由10%大小的雙軸壓應力逐步轉變?yōu)?0%大小的雙軸壓應力的過程中,III-N單層的帶隙值都表現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢。所以,通過施加雙軸應力,有效拓寬了單層三族氮化物的帶隙范圍。值得一提的是,在我們所施加的應力范圍內(nèi),單層BN,單層Ga N和單層In N都出現(xiàn)了直接帶隙和間接帶隙之間的帶隙結構轉換。這點對于單層氮化物在光電領域的應用是很有意義的。接著,研究了雙軸應力對含缺陷的單層Zn O的電子結構及磁性的調(diào)控。在這一部分,主要計算了雙軸應力對氧化鋅單層中VZ... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

-1使用HSE06方法計算得到的（1）單層BN，（2）單層AlN，（3）單層GaN和（4）

圖 3.3-2 使用 HSE06 方法計算得到的-10%~10%的雙軸應變下，單分子層(a) BN、(b) AlN、(c) GaN 和(d) InN 的直接和間接帶隙值的變化。Figure 3.3-2 The variation of the direct and indirect band gap values of monolayer (a) BN, (b) AlN,(c) GaN and (d) InN under various biaxial strain from -10% to 10% obtained by HSE06.從圖 3.3-1（1）（c）我們可以看出，在常溫常壓下單層 BN 為間接帶隙，帶隙值為 5.71 eV，當單層 BN 處于雙軸壓應力下時，其能帶值減小，導帶底出現(xiàn)小幅度下移，但是帶隙結構并沒有發(fā)生改變，仍然是間接帶隙，并且愈發(fā)穩(wěn)固。而隨著雙軸張應力的逐步增加，導帶底也隨之下降，帶隙變小，并且?guī)督Y構由間接帶隙轉變?yōu)橹苯訋丁Ｈ鐖D 3.3-2（a）所示，當單層 BN 處于常溫常壓下或者壓應力下時能帶結構為間接帶隙，并且隨著雙軸壓應力的增加其帶隙值一直呈現(xiàn)遞減趨勢。當單層 BN 處于雙軸張應力下時，其帶隙值先是隨著雙軸張應力的增加而增加，而當雙軸張應力增大為 3%時，其帶隙結構由間接帶隙轉變?yōu)橹苯訋叮诖酥髱吨惦S雙軸張應力增加而逐漸減小，并且在我們所施加的雙軸張應力范圍內(nèi)始終保持直接帶隙結構沒有發(fā)生改變。對于單層 AlN 能帶結構，如圖 3.3-1（2）所示，在不施加應力時，其能帶結構為間接帶隙，能帶值為 4.53eV。當我們對單層 AlN 施加 6%的雙軸壓應力時，從圖 3.3-1（2）（b）中我們

22.3-3 使用 PBE 方法計算得到的（1）單層 BN，（2）單層 AlN，（3）單層 單層 InN 在不同雙軸應力下的能帶結構圖。ure 3.3-3 Band structure diagrams of (1)BN monolayer,(2)AlN monolayer,(3)GaNand (4)InN monolayer under different biaxial stresses calculated by PBE meth

【參考文獻】：
期刊論文
[1]密度泛函理論的若干進展[J]. 黃美純.  物理學進展. 2000(03)



本文編號：3059100