本文關鍵詞：二維碳化硅結構第一性原理研究

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【摘要】：自從石墨烯被制備出來,其理論和實驗研究已比較完備,人們開始關注其他二維納米材料。通過可靠的理論計算發(fā)現(xiàn)二維碳化硅(SiC)結構也是平面結構,是一種寬帶隙的半導體。通過某些可行辦法調(diào)整SiC結構帶隙,對其在光電子器件中的應用具有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)對于二維材料如石墨烯和BN平面,鈍化會改變結構的帶隙,甚至會轉變?yōu)榻饘俨牧稀１疚氖紫妊芯苛藲浠头瘜iC結構的影響,由于SiC中含有兩種原子,所以在氫化和氟化有很多選擇,具體內(nèi)容包括以下幾個方面:一,首先我們先對SiC進行了全氫化和半氫化,對于全氫化體系我們分為在同側全部吸氫和在不同側進行全部吸氫。通過對計算結果的分析發(fā)現(xiàn),全氫化體系依然維持原始碳化硅的半導體性質,帶隙均有增大,但是結構不再是平面結構,而是發(fā)生了起伏。不同側全氫化體系變?yōu)橹苯訋栋雽w。對于半氫化體系,分別計算了僅在Si原子上吸氫和只在C原子吸氫,分析得到對于半氫化結構,體系從半導體變?yōu)榻饘�。�?我們對SiC結構進行了氟化和半氟化,對于全氟化體系分為在不同側氟化和在同側氟化。我們發(fā)現(xiàn)全氟化SiC結構均為直接帶隙半導體,兩種結構的帶隙均小于SiC結構的帶隙。對于半氟化SiC結構,我們研究了只在Si原子上吸附F原子和僅在C原子吸附F原子。結果表明兩種半氟化體系均為金屬。三,接下來我們考慮在SiC同時吸附H原子和F原子,我們考慮了在C原子上吸附H原子同時在Si原子吸附F原子以及在Si原子上吸附H原子同時在C原子吸附F原子這兩種結構。對于這兩種結構我們需要考慮到兩種情況,是先進行半氫化,在半氫化結構的基礎上再繼續(xù)氟化,還是反過來先半氟化再氫化,通過計算我們發(fā)現(xiàn)先半氫化結構更穩(wěn)定。結果表明兩種結構均變?yōu)橹苯訋栋雽w,帶隙均比SiC帶隙大。我們又研究了缺陷對于SiC結構的影響,發(fā)現(xiàn)無論是單空位缺陷還是雙空位缺陷依然是半導體,且?guī)侗萐iC帶隙均減少。單空位和雙空位Si原子缺陷體系具有磁性。
【關鍵詞】：第一性原理 納米材料 調(diào)節(jié)帶隙
【學位授予單位】：煙臺大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.72;O641.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-18
• 1.1.1 石墨烯的基本結構10-12
• 1.1.2 石墨烯的特性12-13
• 1.1.3 石墨烯的制備13-14
• 1.1.4 石墨烯的應用14-15
• 1.1.5 碳化硅以及其他二維結構的介紹15-17
• 1.1.6 第一性原理17-18
• 1.1.7 計算設備與相關軟件18
• 1.2 研究目的與結構安排18-20
• 1.2.1 研究目的18-19
• 1.2.2 論文結構安排19-20
• 2 氫化SiC結構的研究20-29
• 2.1 全氫化SiC平面的研究20-25
• 2.1.1 計算方法21
• 2.1.2 二維SiC結構分析21-22
• 2.1.3 對SiC平面兩側氫化的研究22-24
• 2.1.4 對SiC平面同側氫化的研究24-25
• 2.1.5 結論25
• 2.2 半氫化SiC結構研究25-29
• 2.2.1 C原子吸氫25-27
• 2.2.2 Si原子吸氫27-28
• 2.2.3 結論28-29
• 3 氟化SiC平面研究29-36
• 3.1 全氟化SiC結構的研究29-32
• 3.1.1 不同側全氟化SiC29-31
• 3.1.2 同側全氟化SiC31-32
• 3.1.3 結論32
• 3.2 半氟化SiC結構研究32-35
• 3.2.1 在C原子上吸氟32-34
• 3.2.2 在Si原子上吸氟34-35
• 3.3 總結35-36
• 4 SiC同時吸附H原子與F原子36-40
• 4.1 硅原子吸氫碳原子吸氟36-37
• 4.2 碳原子吸氫硅原子吸氟37-39
• 4.3 總結39-40
• 5 缺陷對SiC結構的影響40-49
• 5.1 C原子單空位缺陷41-42
• 5.2 Si原子單空位缺陷42-44
• 5.3 相鄰位Si原子與C原子雙空位缺陷44-45
• 5.4 非相鄰位C原子雙空位缺陷45-46
• 5.5 非相鄰位Si原子雙空位缺陷46-48
• 5.6 總結48-49
• 6 總結與展望49-50
• 6.1 總結49
• 6.2 展望49-50
• 參考文獻50-56
• 致謝56-57
• 附錄 碩士期間發(fā)表的論文57-58

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本文編號：784097