【摘要】：界面對材料的性能起著十分重要的作用。由于界面的存在,使得界面處電荷的分布與塊體材料明顯不同。因此,界面對材料的電子性質(zhì)、輸運性質(zhì)、化學(xué)吸附、力學(xué)性質(zhì)、各向異性等性能產(chǎn)生十分重要的影響。材料的界面設(shè)計逐漸成為了調(diào)控材料性質(zhì)的重要手段,特別是在二維材料中,界面結(jié)構(gòu)的設(shè)計是提高材料光催化性能、儲存性能的重要手段。本論文主要以第一性原理為手段,研究了C_2N與石墨烯異質(zhì)結(jié)的電子性質(zhì)和硅烯的小角晶界結(jié)構(gòu),其主要結(jié)論如下:一、C_2N/Graphene(C_2N/G)異質(zhì)結(jié)研究。利用第一性原理計算,我們系統(tǒng)研究了石墨烯與C_2N構(gòu)成的層間異質(zhì)結(jié)(范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié))和面內(nèi)異質(zhì)結(jié)的電子結(jié)構(gòu)特征。計算結(jié)果表明,這兩類異質(zhì)結(jié)中,石墨烯的帶隙均被打開。對于層間異質(zhì)結(jié),石墨烯的帶隙打開被是由對稱性被破壞所導(dǎo)致的,其帶隙寬度可通過調(diào)節(jié)層間距加以調(diào)控。對于面內(nèi)異質(zhì)結(jié),量子限域效應(yīng)導(dǎo)致石墨烯的帶隙被打開,其帶隙寬度隨著石墨烯的寬度增大而減小。這些結(jié)果表明C_2N/Graphene異質(zhì)結(jié)不僅能被用于制作高性能FETs的電子材料和還能用于光催化水分解。二、硅烯晶界的研究。利用第一性原理,我們探討了硅烯晶界模型。值得特別指出的是,當(dāng)矢量(?)與(?)兩矢量的夾角為60°時,將形成一類無縫晶界。計算表明這類無縫晶界的形成能與晶胞形狀、方向并無關(guān)聯(lián),僅取決于晶界的寬度,且與寬度呈正比關(guān)系。最后我們采用第一性原理模擬了該晶界的STM圖像,發(fā)現(xiàn)晶面處的原子的亮度明顯高于其他原子。STM模擬有助于實驗觀測者辨認(rèn)無縫晶界模型。
[Abstract]:The interface plays a very important role in the properties of materials. Because of the existence of interface, the distribution of electric charge at interface is obviously different from that of bulk material. Therefore, the interface has a very important effect on the electronic properties, transport properties, chemical adsorption, mechanical properties and anisotropy of the materials. The interface design of materials has gradually become an important means to control the properties of materials. Especially in two-dimensional materials, the design of interface structure is an important means to improve the photocatalytic performance and storage performance of materials. In this thesis, the electronic properties of C _ 2N and graphene heterojunction and the small angle grain boundary structure of silicene have been studied by means of first-principles. The main conclusions are as follows: 1. C_2N/Graphene (C_2N/G) heterojunction. Using first-principle calculations, we systematically study the electronic structure characteristics of interlaminar heterostructure (van der Waals heterojunction) and in-plane heterojunction between graphene and C _ 2N. The results show that the band gap of graphene is opened in these two kinds of heterojunction. For interlaminar heterojunctions, the band gap opening of graphene is caused by the symmetry being broken, and its band gap width can be adjusted by adjusting the interlayer spacing. For in-plane heterojunction, the band gap of graphene is opened due to the quantum limiting effect, and the band gap width decreases with the increase of the width of graphene. These results indicate that C_2N/Graphene heterostructures can be used not only as electronic materials for high performance FETs but also for photocatalytic water decomposition. Second, the study of the grain boundary of silicene. Based on the first principle, the grain boundary model of silicene is discussed. It is worth noting that when a vector (?) With (?) A class of seamless grain boundaries will be formed when the angle between the two vectors is 60 擄. The calculation shows that the formation energy of this kind of seamless grain boundary is not related to the shape and direction of the crystal cell, but only depends on the width of the grain boundary and is proportional to the width of the grain boundary. Finally, we simulate the STM image of the grain boundary by first principle, and find that the brightness of atoms at the crystal plane is obviously higher than that of other atoms. The STM simulation is helpful to the identification of the seamless grain boundary model by the experimental observers.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O613.7

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本文編號：2403517