广义布洛赫方法在二维材料自旋电子学中的应用

发布时间：2021-10-30 09:57

　　准一维纳米结构、二维层状结构等低维组织的发现,为凝聚态物理研究打开了一个全新的科学研究前沿,并推动了微小尺度下材料科学的基础研究。相比于传统材料体系,低维体系在新一代电子器件设计以及器件小型化方面具有无与伦比的优势。它们的奇异物质,将革新微型半导体器件的设计以及生产,对现代半导体技术的进步具有积极且深远的意义。应变调控指通过施加应变（结构变形）来调制材料的电、声子性质。对于低维材料,应变调控具有重要的理论意义。这是因为,力学上低维材料通常具有较高的弹性变形极限阈值。也就是说,低维材料能够承受大范围的结构变形。这样,我们就可以利用各种应变（包括非均匀应变）调控电子性质。另一方面,大多数低维材料,包括纳米管、纳米线、纳米条带、以及二维材料等,在经受结构变形时,它们的电子性质响应都十分显著。因此,应变调控在低维半导体材料研究中是一个重要的调控手段。本论文主要关注2D-Xenes（X=Si,Ge,Sn）zigzag纳米带及硅烯双层电子性质的应变调控。应变的形式包括面内弯曲变形和面外弯曲变形。虽然基于密度泛函理论的第一性原理计算在今天材料研究中应用非常广泛,但是在涉及非均匀应变时,这类形变破坏了... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：84 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 常见二维体系自旋电子学研究进展
        1.1.1 石墨烯及其类似物
        1.1.2 过渡金属硫属化合物
        1.1.3 过渡金属卤化物
        1.1.4 二维层状材料: MXenes
        1.1.5 二维褶皱材料: 2D-Xenes
    1.2 二维体系实现半金属性的方法
        1.2.1 空穴掺杂
        1.2.2 电子掺杂
        1.2.3 缺陷诱导
        1.2.4 非均匀应变
    1.3 论文研究意义及结构安排
第二章 基本理论方法
    2.1 密度泛函理论简介
        2.1.1 薛定谔方程
        2.1.2 从波函数到电子密度
    2.2 密度泛函紧束缚理论(DFTB)
        2.2.1 非自洽密度泛函紧束缚方法
        2.2.2 自洽电荷密度泛函紧束缚方法
    2.3 自旋极化的密度泛函紧束缚方法
    2.4 广义布洛赫定理
    2.5 对称性附加的广义布洛赫方法
        2.5.1 G/hBN异质结的面内弯曲应变
        2.5.2 G/hBN异质结的扭曲应变
        2.5.3 弯曲的硅烯双层: 面外弯曲
第三章 2D-Xenes (X=Si,Ge,Sn) zigzag纳米带的反常变形势及其半金属性
    3.1 引言
    3.2 理论计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 2D-Xenes zigzag纳米带反常变形势
        3.3.2 2D-Xenes zigzag弯曲纳米带及其半金属性
    3.4 小结
第四章 反铁磁硅烯双层弯曲应力诱导产生自旋劈裂及半金属性
    4.1 引言
    4.2 理论计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 硅烯双层电子性质及其反常变形势
        4.3.2 硅烯双层弯曲应变及其半金属性
    4.4 小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
附录A 攻读博士学位期间发表的论文



本文编号：3466525