發(fā)布時(shí)間：2021-06-23 14:25

　　二維材料石墨烯的發(fā)現(xiàn)打開了二維材料世界的大門。石墨烯因具有特殊的能帶結(jié)構(gòu)及高強(qiáng)度和高熱導(dǎo)率等的特點(diǎn),在制備電子器件散熱器、處理器等方面具有非常大的潛力,但石墨烯零帶隙的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制了該材料在制備光學(xué)器件領(lǐng)域的應(yīng)用。III-V族化合物GaAs因優(yōu)良的光學(xué)和電學(xué)性能被廣泛研究,并應(yīng)用于制備光電子和電子器件。三維GaAs與二維石墨烯相比,結(jié)構(gòu)上具有相似性,并且二維條件下GaAs幾何結(jié)構(gòu)與光電性質(zhì)研究甚少。因此,對(duì)二維GaAs在結(jié)構(gòu)與性質(zhì)方面進(jìn)行研究具有重要意義。本文采用分子動(dòng)力學(xué)與第一性原理相結(jié)合的方法,對(duì)理想情況下二維類石墨烯GaAs和存在點(diǎn)缺陷的二維類石墨烯GaAs電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)及不同壓強(qiáng)下兩種類型材料的光學(xué)性質(zhì)變化進(jìn)行理論模擬與計(jì)算。分子動(dòng)力學(xué)采用Tersoff勢函數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并采用可視化分析軟件對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析;第一性原理采用基于密度泛函理論的平面波超軟贗勢量子力學(xué)程序CASTEP軟件,對(duì)理想情況和存在點(diǎn)缺陷的二維類石墨烯GaAs的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算與分析。對(duì)理想二維類石墨烯GaAs電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)模擬與計(jì)算的結(jié)果分析表明:二維類石墨烯GaAs結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。能帶結(jié)構(gòu)方面... 

【文章來源】：貴州大學(xué)貴州省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

閃鋅礦GaAs晶體結(jié)構(gòu)圖

3.1 理想二維 GaAs 類石墨烯模型：（a）第一性原理計(jì)算模型；（b）分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算模 模型穩(wěn)定性的驗(yàn)證二維類石墨烯 GaAs 結(jié)構(gòu)模型是通過石墨烯結(jié)構(gòu)理論推導(dǎo)而來，若要進(jìn)行模型及相關(guān)性質(zhì)的計(jì)算，首先需要對(duì)模型的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于第一性原理計(jì)算模型利用 Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno（BFGS）算法型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化：采用廣義梯度近似（GGA）下的 Perdew-Burke-Ernzerh（P交換-關(guān)聯(lián)效應(yīng)[82]，截?cái)嗄茉O(shè)置為 300 eV，相應(yīng)的 SCF 收斂精度為 10-5eV/a選取 Ultrasoft 贗勢。優(yōu)化之后的結(jié)果顯示類石墨烯結(jié)構(gòu)二維 GaAs 材料整體上變化，而晶格常數(shù)變?yōu)?4.13 。為充分表明模型的穩(wěn)定性，對(duì)二維類石墨烯子譜進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖3.2。由于二維類石墨烯GaAs原胞中包含2個(gè)原上該晶體共有 6 支色散關(guān)系，即應(yīng)有 6 條聲子譜。圖中顯示的計(jì)算結(jié)果與理論。圖中頻率較低的 3 條曲線為聲學(xué)支格波，頻率較高的 3 條曲線為光學(xué)支格波

點(diǎn)缺陷二維 GaAs 的結(jié)構(gòu)模型1 模型的構(gòu)建缺陷作為影響材料性質(zhì)的重要因素，在提升半導(dǎo)體器件性能、改善材料電子輸具有應(yīng)用。它主要是改變其中導(dǎo)電粒子的濃度，也可以改變材料的晶體結(jié)構(gòu)，硅[83]、石墨烯[84]、過渡金屬化合物 MoS2[85]和 TiO2[86]等的缺陷研究，都是缺陷對(duì)料在器件領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。對(duì)于理想的二維 GaAs，通過分別去掉 Ga、As 原 Ga 和 As 空位缺陷模型；通過分別用 B 和 P 原子替換 Ga、As 原子，形成 B、質(zhì)缺陷模型。具體的結(jié)構(gòu)模型如圖 3.3。根據(jù)石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)及晶格參數(shù)，理論計(jì)算推導(dǎo)出二維類石墨烯 GaAs 的晶采用 MS 中的 Visualizer 模塊構(gòu)建了 20×20×1 的超胞結(jié)構(gòu)，在 c 方向添加 20 ，防止層與層之間的相互作用，并選取單層進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，體系包含 800 個(gè)原子s 原子，400 個(gè) Ga 原子），其次對(duì)模型進(jìn)行修正，分別去掉 Ga、As 原子，摻子，使其形成空位缺陷和雜質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3245103