【摘要】：單層硒化鍺是具有類黑磷結(jié)構(gòu)的二維單原子層薄膜,實(shí)驗(yàn)上已通過(guò)機(jī)械剝離和激光減薄技術(shù)相結(jié)合制備成功。因單層硒化鍺為直接帶隙半導(dǎo)體且具有良好的光學(xué)性質(zhì),在光電子、太陽(yáng)能電池等方面具有重要應(yīng)用前景。理論研究表明,單層硒化鍺是有毒氣體分子(NH3、SO2和NO2等)良好的檢測(cè)和催化劑。該些有毒氣體分子吸附在單層硒化鍺上改變了其電子結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)。本文在此基礎(chǔ)上探討了單層硒化鍺中的點(diǎn)缺陷,包括空位、反位和磷原子替代摻雜等引起的體系的穩(wěn)定性、態(tài)密度和功函數(shù)等�；诿芏确汉碚摰牡谝恍栽碛�(jì)算方法,考慮范德瓦爾斯相互作用,對(duì)點(diǎn)缺陷和原子摻雜的單層硒化鍺體系開(kāi)展了研究,并探索了含點(diǎn)缺陷的單層硒化鍺-有毒氣體分子(NH3、SO2和NO2)吸附體系的微觀結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和光電性質(zhì)等吸附性能。獲得的主要結(jié)論如下:(1)在微觀結(jié)構(gòu)方面,通過(guò)成鍵方式來(lái)看,點(diǎn)缺陷和原子摻雜對(duì)單層硒化鍺的微觀結(jié)構(gòu)的影響較小。且對(duì)于原子摻雜體系中,摻雜原子與最近鄰原子之間的成鍵方式均為共價(jià)鍵。有毒氣體分子(NH3、SO2和NO2)與含點(diǎn)缺陷的單層硒化鍺的距離在2A至3.2A之間。在穩(wěn)定性方面,其中比較兩種空位缺陷體系的形成能可得陰離子(Se)缺陷比陽(yáng)離子(Ge)缺陷更易形成。比較反位摻雜和P原子摻雜體系的結(jié)合能發(fā)現(xiàn),Se原子被替換的體系比替換Ge原子的體系的結(jié)合能更低,預(yù)示著Se原子被替換的體系更穩(wěn)定。(2)在吸附性能方面,含點(diǎn)缺陷的單層硒化鍺基底對(duì)有毒氣體分子(NH3、SO2和N02)的吸附能力均強(qiáng)于純的單層硒化鍺基底吸附相應(yīng)氣體分子的能力。且還通過(guò)對(duì)基底與氣體分子之間的成鍵方式、態(tài)密度等的分析可得,除NH3分子吸附在P原子取代Ge原子的硒化鍺基底上為物理吸附以外,對(duì)于其它含點(diǎn)缺陷的單層硒化鍺-有毒氣體分子(NH3、SO2和NO2)吸附體系均為相互作用較強(qiáng)的化學(xué)吸附。其中對(duì)于有毒氣體分子(NH3、SO2和NO2)吸附在GeSe基底上的吸附能最低、吸附效果最好、感應(yīng)程度也最高。因在費(fèi)米面附近的電子態(tài)密度對(duì)含點(diǎn)缺陷的單層硒化鍺基底材料對(duì)有毒氣體分子吸附非常敏感,改變了其電子性質(zhì),有利于用來(lái)探測(cè)有毒氣體分子(NH3、SO2和NO2)。(3)在功函數(shù)方面,點(diǎn)缺陷、原子摻雜或者吸附有毒氣體分子(NH3、SO2和NO2)可使得純的單層硒化鍺的功函數(shù)有一定的波動(dòng)。與相應(yīng)的含點(diǎn)缺陷的單層硒化鍺功函數(shù)比較,發(fā)現(xiàn)含點(diǎn)缺陷的單層硒化鍺吸附NH3分子將降低功函數(shù),而吸附SO2和NO2時(shí)功函數(shù)增加。
【圖文】：

Ｚ邋ｒ邋Ｙ邋Ｔ邋ｚ逡逑圖１．１單層ＧｅＳｅ的結(jié)構(gòu)圖和能帶圖Ｍ逡逑特別的是，如圖１．１所示，具有黑磷類似結(jié)構(gòu)的正交型單層ＧｅＳｅ在Ｚ點(diǎn)附逡逑近打開(kāi)了一個(gè)直接帶隙，當(dāng)在不同的計(jì)算軟件包下使用相同的贗R餳撲閆浯噸靛義戲直鷂保保矗澹趾停保保福澹幀５ゲ悖牽澹櫻迨塹チ蜃寤銜鎦芯哂兇畬籩苯喲兜陌脲義系繼澹郟玻玻�。菢I(yè)ゲ悖牽澹櫻寰哂行磯嗪Φ牧蜃寤銜錮嗨頻男災(zāi)是腋癰咝А⒒繁�、辶x系投疽約霸詰厙蟶系拇⒘肯嗟鋇姆岣�。灾@講餛鰨�，能量转换装置，消奉亣\ッ義細(xì)釁韉確矯嬗行磯嚶腥さ撓τ茫郟玻常蕁＝詬醒芯勘礱鰨ゲ悖牽澹櫻逡材茉諂宸皺義獻(xiàn)喲釁饕約壩卸酒寮觳餛韉確矯嬗杏τ茫郟玻矗蕁Ｏ衷冢牽澹櫻灞∧ぜ壕ü嘀種棋義希卞義

本文編號(hào)：2592036