發(fā)布時(shí)間：2023-03-19 01:02

　　材料與人們的生活息息相關(guān),人類社會(huì)的進(jìn)步離不開新材料的發(fā)展。從石器時(shí)代到信息時(shí)代,歷史上每一次重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革都源于新材料的誕生。然而,傳統(tǒng)上尋找新材料需要通過不斷嘗試、不斷修正實(shí)驗(yàn)條件的方法來實(shí)現(xiàn)。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),需要投入大量的人力和物力,而且不可避免的會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi)。隨著計(jì)算物理學(xué)的發(fā)展,人們提出了改進(jìn)這一問題的方法。首先對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行理論設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè),根據(jù)理論結(jié)果對(duì)材料進(jìn)行初步篩選,然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,這將極大地提高實(shí)驗(yàn)學(xué)家工作的效率,縮短材料制備的周期。本論文所包含的四個(gè)研究工作的意義即在于此,即通過對(duì)二維碳基自旋電子學(xué)和狄拉克材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物性研究,為它們?cè)趯?shí)驗(yàn)上的實(shí)現(xiàn)提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐和指導(dǎo)。自旋電子學(xué)器件利用材料中電子的自旋自由度進(jìn)行信息的傳遞、處理與存儲(chǔ),具有運(yùn)行速度更快、集成度更高、耗能更低等傳統(tǒng)半導(dǎo)體電子學(xué)器件無法比擬的優(yōu)勢(shì),因而自誕生以來就成為人們研究的熱點(diǎn)。目前,自旋電子學(xué)仍然面臨著三大挑戰(zhàn):自旋的產(chǎn)生與注入、自旋的長(zhǎng)程輸運(yùn)以及自旋的探測(cè)和調(diào)控。解決這些問題最核心和最基礎(chǔ)的工作就是尋找到合適的自旋電子學(xué)材料。此外,隨著電子器件日益集成化和...

【文章頁(yè)數(shù)】：156 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 自旋電子學(xué)材料簡(jiǎn)介
        1.1.1 磁性金屬和拓?fù)浣^緣體
            1.1.1.1 傳統(tǒng)鐵磁性金屬
            1.1.1.2 半金屬
            1.1.1.3 拓?fù)浣^緣體
        1.1.2 磁性半導(dǎo)體
            1.1.2.1 稀磁半導(dǎo)體
            1.1.2.2 Half半導(dǎo)體
            1.1.2.3 零帶隙自旋半導(dǎo)體
            1.1.2.4 雙極磁性半導(dǎo)體
    1.2 二維狄拉克材料簡(jiǎn)介
        1.2.1 石墨烯
        1.2.2 硅烯和鍺烯
        1.2.3 石墨炔
        1.2.4 碳或硼的同素異構(gòu)體
        1.2.5 過渡金屬氧化物
        1.2.6 有機(jī)晶體
    1.3 調(diào)控材料電子性質(zhì)的方法簡(jiǎn)介
        1.3.1 電場(chǎng)調(diào)控
        1.3.2 載流子摻雜調(diào)控
        1.3.3 應(yīng)變調(diào)控
        1.3.4 表面或邊緣修飾調(diào)控
        1.3.5 原子替代摻雜調(diào)控
        1.3.6 缺陷調(diào)控
        1.3.7 界面調(diào)控
    1.4 本論文的選題意義和研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 本論文的選題意義
        1.4.2 本論文的研究?jī)?nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法簡(jiǎn)介
    2.1 第一性原理計(jì)算方法的基本原理
        2.1.1 薛定諤方程
        2.1.2 絕熱近似
        2.1.3 單電子近似
    2.2 密度泛函理論基礎(chǔ)
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交換關(guān)聯(lián)能泛函近似
            2.2.3.1 局域密度近似
            2.2.3.2 廣義梯度近似
            2.2.3.3 雜化泛函
    2.3 基于密度泛函理論的數(shù)值計(jì)算方法
        2.3.1 原子軌道線性組合法
        2.3.2 平面波方法
        2.3.3 贗勢(shì)方法
    2.4 本論文所使用到的計(jì)算程序包簡(jiǎn)介
        2.4.1 VASP
        2.4.2 CALYPSO
        2.4.3 Phonopy
    參考文獻(xiàn)
第三章 單層B₄CN₃和B₃CN₄體系的自旋電子學(xué)性質(zhì)研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法和參數(shù)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 幾何結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性
        3.3.2 電子結(jié)構(gòu)和磁性性質(zhì)
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 B₄CN₃/BN和B₃CN₄/BN雙層異質(zhì)體系的自旋電子學(xué)性質(zhì)研究
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法和參數(shù)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 晶格匹配模型
            4.3.1.1 幾何結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性
            4.3.1.2 電子結(jié)構(gòu)和磁性性質(zhì)
            4.3.1.3 層間耦合作用的影響
        4.3.2 晶格失配模型
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 載流子摻雜單層Mg₃C₂體系誘導(dǎo)的半金屬性質(zhì)研究
    5.1 引言
    5.2 計(jì)算方法和參數(shù)
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 幾何結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性
        5.3.2 電子結(jié)構(gòu)和磁性性質(zhì)
        5.3.3 體系的磁性狀態(tài)調(diào)控
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 二維有機(jī)C₄N₃H體系的電子性質(zhì)研究
    6.1 引言
    6.2 計(jì)算方法和參數(shù)
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 C₄N₃H的幾何結(jié)構(gòu)
        6.3.2 C₄N₃H結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
        6.3.3 C₄N₃H體系的電子結(jié)構(gòu)
    6.4 本章結(jié)論
    參考文獻(xiàn)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
攻讀博士期間發(fā)表和待發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
博士期間獲得的榮譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)
博士期間在學(xué)術(shù)會(huì)議上做學(xué)術(shù)報(bào)告情況
致謝



本文編號(hào)：3764225