石墨烯的成功制備及其優(yōu)異的物理性質(zhì)引起了人們對二維材料領(lǐng)域越來越多的關(guān)注和興趣。二維材料以及其它一些低維材料由于量子限域效應(yīng)的影響,展現(xiàn)出體相材料所不具備的特性。與此同時,二維材料家族也在不斷涌現(xiàn)出新的成員,比如:黑磷、六方氮化硼、過渡金屬硫化物、硅烯、石墨炔等等,大大拓展了人們對二維材料的研究視野。本論文采用第一性原理計算方法,以黑磷和石墨炔這兩種二維材料為研究對象,探究堿金屬原子吸附對這兩種材料物理性質(zhì)的影響,為今后的實際應(yīng)用提供一定的參考。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:（1）研究堿金屬原子吸附以及黑磷層數(shù)對吸附體系能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控。理論計算得出堿金屬原子吸附在黑磷表面最穩(wěn)定的吸附位置均是空（H）位,并且隨著堿金屬原子吸附濃度的增大,黑磷的帶隙會逐漸減小。對于單層和雙層的黑磷,堿金屬吸附后的體系仍是直接帶隙半導(dǎo)體,其中鉀原子和銣原子對單層、雙層黑磷能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控效果幾乎是一樣的。接著研究鉀原子吸附三層黑磷的情形,結(jié)果表明隨著鉀原子吸附濃度的增加,黑磷的帶隙會不斷減小,直至為0,體系的能帶將發(fā)生交錯,使得黑磷由半導(dǎo)體向半金屬過渡。研究結(jié)果表明,堿金屬原子和黑磷表面由于電荷轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的局部電場... 

【文章來源】：上海師范大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：45 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）黑磷示意圖；（b）塊體黑磷的晶胞

磷由單層增加至五層時，相應(yīng)的帶隙由 1.51 eV 減小至 0.59 eV[15]。Ju 等人[16]通過第一性原理計算發(fā)現(xiàn)單層黑磷的帶隙最大，當黑磷層數(shù)增加到十層時，其帶隙已經(jīng)和塊體的帶隙值非常接近了，并且層與層相互作用誘導(dǎo)的能帶分裂是帶隙減小的原因。本征黑磷的帶隙范圍填充了石墨烯和過渡金屬硫化物之間的區(qū)域，使得黑磷能夠吸收從可見光到中紅外波段的光，如圖 1-2 所示。

會和氧氣反應(yīng)生成超氧根離子（ 2）；（2）超氧根離子和氧化物；（3）黑磷表面的氧原子以及與它成鍵的磷原子在被拽離黑磷表面，從而導(dǎo)致表面越來越不穩(wěn)定，在其它氧，黑磷體系最終會降解，如圖 1-3 所示。目前，延緩黑磷：增加物理覆蓋層[28]、表面刻蝕[29]、摻雜[30]等等。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨雙炔的合成方法[J]. 周勁媛,張錦,劉忠范.  物理化學(xué)學(xué)報. 2018(09)
[2]多層黑磷中厚度和應(yīng)力依賴的能隙變化研究[J]. 琚偉偉,李同偉,雍永亮,孫金鋒.  原子與分子物理學(xué)報. 2015(02)
[3]碳、氧、硫摻雜二維黑磷的第一性原理計算[J]. 譚興毅,王佳恒,朱祎祎,左安友,金克新.  物理學(xué)報. 2014(20)



本文編號：2933803