二維材料硒化鍺與磷烯具有相似的翹曲幾何結(jié)構(gòu),擁有豐富的同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)。自磷烯被發(fā)現(xiàn)以來,已探索出了其各種優(yōu)異的電子性質(zhì),相關(guān)的研究也引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。對(duì)于和磷烯具有相似結(jié)構(gòu)的單層硒化鍺也引起了廣泛關(guān)注,本文運(yùn)用第一性原理計(jì)算方法,通過施加應(yīng)變對(duì)單層硒化鍺同分異構(gòu)體的帶隙進(jìn)行調(diào)控,探討了應(yīng)變對(duì)它們電子性質(zhì)的影響。獲得的主要結(jié)論有:（1）開展了對(duì)二維硒化鍺五種同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性研究,通過結(jié)合能和振動(dòng)頻率的計(jì)算進(jìn)行了穩(wěn)定性預(yù)測(cè)。通過分析結(jié)合能,發(fā)現(xiàn)這五種結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合能大小不超過0.06eV/atom。通過計(jì)算出振動(dòng)頻率和零點(diǎn)能,分析虛擬頻率占據(jù)零點(diǎn)能的大小來判斷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)β-GeSe具有六角晶格的穩(wěn)定幾何結(jié)構(gòu),其他四種結(jié)構(gòu)都是正交晶型。通過PW91和HSE06雜化泛函兩種方法分別計(jì)算了五種二維硒化鍺結(jié)構(gòu)的能帶結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,α-GeSe是一個(gè)具有直接帶隙的半導(dǎo)體,其它四種結(jié)構(gòu)的能帶都是間接帶隙類型。（2）施加單軸或雙軸應(yīng)變對(duì)二維硒化鍺五種同分異構(gòu)體的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)α-GeSe在應(yīng)變調(diào)控下出現(xiàn)了直接到間接帶隙的轉(zhuǎn)化和半導(dǎo)體到金屬性質(zhì)的轉(zhuǎn)變;β-GeSe和γ-GeSe... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)和(b)分別為無定形氧化物殼和晶體GeSe核在高分辨率透射電子顯微鏡下的圖，(c)對(duì)應(yīng)于[011]和[020]平面的晶格條紋與[100]取向一致的GeSe納米帶在高分辨率透

納米片在高真空中通過功率控制 532 nm 連續(xù)波激光器使其變薄。每一次的激光功率密度都有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的樣本，激光功率密度逐步從由 4.8×104W/cm 2增加到13.2×104W/cm-2并且變薄時(shí)間為五分鐘，使用原子力顯微鏡測(cè)量平均底層厚度，結(jié)果如圖 1.2 (a)-(f)所示。從圖中顯而易見，隨著激光功率密度的變大，平均厚度由 141.1nm 減小到 1.5nm。從而制備出了單層的 α-GeSe[14]。

異的電子性質(zhì)，很多研究者開始將具有有趣電子性質(zhì)的二維體系構(gòu)成異質(zhì)結(jié)來探索更加豐富的發(fā)現(xiàn)。硒化鍺和硫化鋅(SnS)通過范德瓦耳斯力連接在一塊形成了GeSe/SnS。文獻(xiàn)中考慮了 GeSe/SnS 的三種組合方式，組合方式在圖1.3 中描述，計(jì)算結(jié)果表明良好的晶格匹配和結(jié)合能說明其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)它是具有典型的Ⅱ型能帶排列方式并且具有 1.519eV 的直接帶隙可用于光伏器件，沿鋸齒型方向的電流大小可達(dá)微安量級(jí)并且大于扶手椅型方向的電流，也說明了具有各向異性的傳輸特性。其異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)的光吸收譜可作為光電探測(cè)設(shè)備候選者[16]；對(duì)于硒化鍺和磷烯(GeSe/phosphorene)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，考慮了三種堆垛方式，分別為AA、AB和 AC 堆垛幾何結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示。計(jì)算得到優(yōu)化后的異質(zhì)結(jié)晶格為 a =4.55 , b=3.58 ，真空層厚度是 25 ，與優(yōu)化后的單層硒化鍺和磷烯的晶格常數(shù)相比錯(cuò)配率不超過 5%。文獻(xiàn)研究了 p-n 結(jié)下的 GeSe/phosphorene

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]單層硒化鍺多形體的結(jié)構(gòu)特性和電子性質(zhì)（英文）[J]. 張勝利,劉尚果,黃世萍,蔡波,謝美秋,渠莉華,鄒友生,胡自玉,余學(xué)超,曾海波.  Science China Materials. 2015(12)

博士論文
[1]絕熱近似理論在量子計(jì)算中的應(yīng)用研究[D]. 張大劍.山東大學(xué) 2015

碩士論文
[1]Si/Ge納米薄膜光電性質(zhì)的模擬計(jì)算分析[D]. 魯源坤.太原科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3220794