硅烯中的空位缺陷散射

论文摘要

随着高性能计算技术的逐步成熟和实验技术的快速发展,石墨烯及类石墨烯等新型二维纳米材料成为了凝聚态物理领域中的重点研究对象,其中,硅烯是过去五年中炙手可热的类石墨烯材料之一。硅烯是一种具有六角蜂窝状晶格结构的二维半导体材料,其与石墨烯具有类似的电子能带结构,即狄拉克锥;并且因其特殊的低翘起结构使该类材料具有较特殊的电子自旋性质,即在狄拉克点附近会出现约为1.55meV能隙,此能隙的出现意味着单层硅烯有可能实现许多新奇的物理效应,如量子自旋霍尔效应和电调制能带带隙等,这也使得硅烯成为目前硅原子纳米技术中最具有发展潜力的新材料之一。本人在硕士研究生在读期间通过模拟计算的方法研究了单层硅烯与银衬底界面附近的散射问题,其中着重探讨了硅烯与银衬底界面的结构和硅烯表面电荷密度对电子迁移率的影响。另外,缺陷结构是目前实验条件下制备二维硅烯的过程中不可避免的情况,在这一因素的基础之上,我们模拟计算了硅烯与银衬底界面附近的载流子迁移率,模拟中随不同的因素的变化,载流子迁移率变化范围在102到105cm2/V·s附近的结果与第一性原理计算结果和实验观测数据相吻合,同时,计算结果还证明了界面附近的电子迁移率与硅烯表面的空位缺陷密度之间呈衰减关系,更进一步的计算结果发现银衬底上硅烯层的结构对载流子迁移率具有不可忽视的影响。本文中的方法对预测其他二维蜂窝状类石墨烯材料的迁移率的相关工作提供了一条非常有价值的科研思路。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 2 硅烯的空位缺陷
•   2.1 硅烯
•     2.1.1 类石墨烯材料的兴起
•     2.1.2 银Ag（111）衬底上的单层砖烯
•   2.2 硅烯的空位缺陷
•     2.2.1 不可避免地空位缺陷
•     2.2.2 硅烯中几种重要的空位缺陷及其分析
• 3 界面附近的空位缺陷散射
•   3.1 硅烯-银衬底界面
•     3.1.1 硅烯-银衬底界面超晶格结构
•     3.1.2 硅烯-银衬底界面热稳定性
•   3.2 粗糙效应影响下硅烯-银界面附近的镜像势
•     3.2.1 银衬底上单层硅烯的翘起结构和电子性质
•     3.2.2 硅烯-银衬底附近的静电镜像势
•   3.3 硅烯-银衬底界面附近的空位缺陷散射
•     3.3.1 界面附近的流子迁移率
•     3.3.2 计算结果及分析
• 4 结论
• 参考文献
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘跃飞

导师: 吕燕伍

关键词: 硅烯,静电镜像势,空位缺陷,散射,载流子迁移率

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,无机化工,材料科学

单位: 北京交通大学

分类号: TB383.1;TQ127.2;O469

DOI: 10.26944/d.cnki.gbfju.2019.001203

总页数: 49

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