發(fā)布時間：2024-03-16 07:13

　　鍺烷,一種新型二維半導(dǎo)體材料,因其優(yōu)異的物理化學(xué)性能受到了廣泛的關(guān)注,尤其是在電子與光電子器件的設(shè)計與應(yīng)用領(lǐng)域,如場效應(yīng)管與p-n結(jié)。為了提高載流子濃度,降低界面的肖特基勢壘與復(fù)現(xiàn)器件的電子特性,在鍺烷中實(shí)現(xiàn)安全有效的摻雜具有十分重要的意義。本論文應(yīng)用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,通過在鍺烷表面吸附電子給體四硫富瓦烯分子(tetrathiafulvalene,TTF)和電子受體四氫氰基苯(tetrahydrocyanobenzene,TCNB)分子,在鍺烷中實(shí)現(xiàn)了安全有效的n型和p型分子摻雜。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),鍺烷與TTF分子之間僅存在較弱的物理吸附作用。TTF分子吸附后,鍺烷的結(jié)構(gòu)與電子特性未發(fā)生明顯變化,但TTF分子可在鍺烷的能帶結(jié)構(gòu)中引入有效的施主能級,使吸附體系出現(xiàn)典型的n型摻雜效應(yīng),電子激發(fā)所需的能量為0.472eV。更為重要的是,對其施加-0.3V/?至0.3V/?的外電場時,這種n型分子摻雜的強(qiáng)度還可受外電場線性的調(diào)控,而鍺烷本身的電子結(jié)構(gòu)幾乎不受影響。當(dāng)外電場為-0.3V/?時,體系中電子從最高占據(jù)態(tài)激發(fā)到非占據(jù)態(tài)所需要的能量僅為0.085eV。除此之外,TTF分子...

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1.（a）石墨烯幾何結(jié)構(gòu)[2]（b）3D石墨烯能帶結(jié)構(gòu)[3]

電場調(diào)控鍺烷中的分子摻雜1第一章緒論1.1石墨烯簡介2004年石墨烯的發(fā)現(xiàn)[1]，掀起了一場二維材料的研究熱潮。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的六角蜂巢狀的二維材料，其結(jié)構(gòu)如圖1-1（a）所示。其中a1，a2為石墨烯原胞的晶格矢量，每個原胞中包含兩個C原子，分別位于A和B的子格上[2]....

圖1-2.（a）鍺烯的幾何結(jié)構(gòu)[9]（b）考慮自旋軌道耦合效應(yīng)時鍺烯的能帶結(jié)構(gòu)[9]

電場調(diào)控鍺烷中的分子摻雜3還可以控制氫化比率，且氫化過程還具有可逆性。2010年，LewYanVoon團(tuán)隊通過理論計算發(fā)現(xiàn)，全氫化鍺烯（即鍺烷）是一個直接帶隙為1.50eV的二維半導(dǎo)體材料[14]；次年Houssa等人利用密度泛函理論也對全氫化的鍺烯進(jìn)行了研究，其帶隙約為1.40....

圖1-3.（a）CaGe2到鍺烷的拓?fù)滢D(zhuǎn)變示意圖[16]（b）CaGe2晶體（在1mm網(wǎng)格上）[16]（c）鍺烷晶體[16]

電場調(diào)控鍺烷中的分子摻雜11格尺寸為3×3×1。通過共軛梯度法馳豫鍺烷，直到每個原子上的受力都小于0.02eV/，并且能量收斂到10-5eV。通過使用Grimme半經(jīng)驗(yàn)校正的DFT-2方法[71]來修正范德瓦爾斯（vdW）相互作用，這種方法可以很好地描述襯底和吸附物之間的范德瓦爾....

圖1-4.（a）鍺烷的DRA光譜[16]（b）利用HSE06方法計算的鍺烷的能帶

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文12別為頂位T位（分子中心位于凸起的Ge原子上方），空位H位（分子中心位于六邊形中心上方），橋位B位（分子中心位于兩個相鄰Ge原子的中點(diǎn)上方）和谷位V位（分子中心位于凹陷的Ge原子上方），再考慮到TTF分子的對稱性和鍺烷中的兩個子晶格結(jié)構(gòu)，所以實(shí)際上在鍺烷表面....

本文編號：3929301