本文關(guān)鍵詞：硼基與硅基納米材料的電子結(jié)構(gòu)、磁性及超導(dǎo)電性研究

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【摘要】：自2004年石墨烯的成功制備以來(lái),低維納米材料在凝聚態(tài)物理、納米科學(xué)等領(lǐng)域中引發(fā)了廣泛的研究興趣。由此,硅烯、鍺烯、磷烯、硼烯、單層硼碳、單層硼氮等材料迅速成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)上,這些材料可以通過(guò)吸附原子、剪裁、替代摻雜等手段調(diào)控其自身的電子特性以實(shí)現(xiàn)各種功能。本文中,我們基于密度泛函理論對(duì)低維硼基和硅基納米材料進(jìn)行計(jì)算和分析,重點(diǎn)研究了其電子結(jié)構(gòu)、磁性和超導(dǎo)電性。我們的研究表明,堿金屬和堿土金屬原子在單層BC_3上吸附后,吸附能大于金屬原子自身的內(nèi)聚能,體系表現(xiàn)為無(wú)磁態(tài)。外加合適的電場(chǎng)可以誘導(dǎo)出宏觀鐵磁性。同時(shí),體系的電偶極性也伴隨磁性的出現(xiàn)而突變。這表明BC_3吸附堿金屬或堿土金屬原子的體系可以作為設(shè)計(jì)磁電效應(yīng)及磁性開(kāi)關(guān)器件的潛在材料。對(duì)于雙層BC_3,插入堿金屬原子層后體系表現(xiàn)為狄拉克環(huán)的獨(dú)特電子結(jié)構(gòu),不同于石墨烯在費(fèi)米面上的節(jié)點(diǎn)特性,雙層BC_3夾Na的結(jié)構(gòu)在費(fèi)米面上是環(huán)繞K(K′)點(diǎn)的節(jié)線,屬于一種具有類(lèi)狄拉克費(fèi)米子特性的新型半金屬材料。我們將密度泛函理論和進(jìn)化算法相結(jié)合,針對(duì)二維硼單質(zhì)材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)收索,尋找到了更多的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),這些新的硼同素異形體多是雙層或多層結(jié)構(gòu),均比先前人們研究的硼單層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在這些新結(jié)構(gòu)的費(fèi)米面附近硼的σ鍵和π鍵相互雜化致使它們均表現(xiàn)出金屬特性。密度泛函微擾論計(jì)算表明這些新結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出了較好的超導(dǎo)電性,有些結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度超過(guò)了液氫溫度。因此,穩(wěn)定的二維硼結(jié)構(gòu)可能是在沒(méi)有外加高壓和張力的條件下具有最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的單質(zhì)材料。我們還研究了新型硅烯納米帶的電子特性。不同于石墨烯納米帶的情況,我們發(fā)現(xiàn)了“圣誕樹(shù)”形和“樹(shù)-鋸齒”形兩種硅納米帶均比鋸齒形硅納米帶更穩(wěn)定。并且它們都表現(xiàn)為自旋半導(dǎo)體的電子特性,體系具有2μB大小的鐵磁性,其磁性主要分布在納米帶的兩個(gè)邊緣。通過(guò)外加橫向電場(chǎng)或者壓縮張力體系的帶隙會(huì)減小直到為零,從而實(shí)現(xiàn)零帶隙的自旋半導(dǎo)體。另外,除了自旋的能量空間分離,費(fèi)米面附近不同自旋的電荷分布在實(shí)空間恰好分布在納米帶不同邊界。這為硅基自旋過(guò)濾器件設(shè)計(jì)提供了可選的材料。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O469

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1 李旭升;;國(guó)外巖礦石磁性研究的發(fā)展概況[J];國(guó)外地質(zhì)勘探技術(shù);1983年09期

2 張鵬翔;表面磁性的新探針──極化低能正電子[J];物理;1983年05期

3 吳昌衡,莊育智;稀土-過(guò)渡金屬化合物結(jié)構(gòu)和磁性研究簡(jiǎn)介[J];物理;1990年02期

4 鐘文定 ,楊正;錳鉍合金在不同熱處理后的磁性研究[J];物理學(xué)報(bào);1962年04期

5 Robert S.Carmichael;余欽范;;巖石與礦物的磁性[J];國(guó)外地質(zhì)勘探技術(shù);1990年06期

6 李色篆,張益民;金屬礦床巖礦石磁性研究方法及應(yīng)用[J];物探與化探;1984年05期

7 李爽;;拆拼搭合，，感受神奇的分子磁性世界——訪北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院院長(zhǎng)高松教授[J];中國(guó)科技獎(jiǎng)勵(lì);2007年10期

8 李色篆,張益民;金屬礦床巖礦石磁性研究方法及應(yīng)用[J];物探與化探;1984年04期

9 鍾文定;楊正;;錳鉍合金的磁性及相變動(dòng)力學(xué)[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1961年03期

10 孫強(qiáng),龔新高,鄭慶棋,孫強(qiáng),王廣厚;復(fù)合銀團(tuán)簇的磁性研究[J];科學(xué)通報(bào);1996年08期

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1 段純剛;;電控磁性研究的最新進(jìn)展[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

2 高恩慶;王艷琴;李修兵;;混金屬型單鏈磁體的磁性調(diào)控初探[A];第六屆全國(guó)物理無(wú)機(jī)化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

3 劉建強(qiáng);侯萬(wàn)國(guó);顏世申;代由勇;;Co-Fe-LDH的制備及其煅燒產(chǎn)物的磁性研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

4 李鈺梅;邢光建;王怡;武光明;;室溫鐵磁性Zn1-xCoxO薄膜的制備及磁性研究[A];第十四屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第五屆中國(guó)電推進(jìn)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2009年

5 孟昭莎;童明良;高松;;系列稀土-鎘異金屬簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與磁性研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第06分會(huì)：稀土材料化學(xué)及應(yīng)用[C];2014年

6 王玲玲;胡望宇;舒小林;盛霞;張邦維;;Fe-Sn-B合金鍍層的磁性[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

7 邢宏珠;蘇鉭;朱恩博;楊瑋婷;趙朗;唐金魁;于吉紅;徐如人;;18-元環(huán)超大孔亞磷酸鎳的離子熱合成與磁性表征[A];第十五屆全國(guó)分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2009年

8 馬旭村;H.L.Meyerheim;J.Barthel;J.Kirschner;;磁納米條紋的有機(jī)圖案模板法制備、微結(jié)構(gòu)和磁性研究[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

9 崔光磊;顧民;于堯;;氫氣氛下紫外光輻照C_(60)的磁性研究[A];第十五屆全國(guó)波譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2008年

10 趙蓓;李慧軍;賈艷媛;侯紅衛(wèi);;包含不同螺旋的1D-3D Mn配合物的設(shè)計(jì)、合成及磁性研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2013年中西部地區(qū)無(wú)機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

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1 本報(bào)記者 王皓;為探索分子磁性?shī)W秘不斷前行[N];北京日?qǐng)?bào);2011年

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1 郭東林;缺陷誘導(dǎo)納米氧化物（ABO_x）室溫磁性和鉍硫化合物各向異性熱電性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 黃曉明;合金團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和磁性的第一性原理研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 趙銀昌;硼基與硅基納米材料的電子結(jié)構(gòu)、磁性及超導(dǎo)電性研究[D];清華大學(xué);2016年

4 文劍鋒;石墨基碳材料及其氮摻雜體系的磁性研究[D];南京大學(xué);2012年

5 高喬;多鉬釩氧簇配合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究[D];東北師范大學(xué);2015年

6 曹為民;電結(jié)晶制納米金屬多層膜及其磁性的研究[D];上海大學(xué);2009年

7 馬繼;具有自旋玻璃行為的氧化鐵的制備及其磁性能研究[D];青島科技大學(xué);2013年

8 高茜;ZnO基稀磁半導(dǎo)體磁性機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D];東北大學(xué);2011年

9 鄭富;鐵鈷基合金薄膜的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)磁性研究[D];蘭州大學(xué);2012年

10 仝玉章;氰根及含氮多元環(huán)配體構(gòu)筑的單離子磁體及磁性分子的合成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究[D];南開(kāi)大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張曉敏;雙重分子磁開(kāi)關(guān)的分子設(shè)計(jì)與磁性研究[D];東華理工大學(xué);2015年

2 李銳;易面型(Ce_(1-x)Sm_x)_2Fe_(17)N_(3-δ)及Y_2Fe_(14-x)Co_xB微粉復(fù)合材料的微波磁性研究[D];蘭州大學(xué);2015年

3 張青民;新型磁性Cu-BTC催化劑的制備及其催化性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

4 劉歡歡;亞毫米磁性單元制備及其高頻磁性能的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 何彥兵;非磁性離子摻雜MnZn鐵氧體的磁性研究[D];廣西師范大學(xué);2015年

6 朱雁;稀土鏑配合物的合成、結(jié)構(gòu)和磁性研究[D];東華理工大學(xué);2014年

7 毛海欣;磁性碳材料的制備、改性及其吸附抗生素的特性[D];太原理工大學(xué);2016年

8 張曉靜;新型低維多功能分子磁性材料分子設(shè)計(jì)、合成及磁性研究[D];東華理工大學(xué);2016年

9 王昱天;外延生長(zhǎng)鐵單晶薄膜的高頻磁性[D];蘭州大學(xué);2016年

10 張超;電場(chǎng)調(diào)控的鐵磁與鐵電異質(zhì)結(jié)的磁性研究[D];蘭州大學(xué);2016年

本文編號(hào)：1301055