硅烯中的空位缺陷散射

作     者：刘跃飞 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕燕伍

授予年度：2019年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：硅烯 静电镜像势 空位缺陷 散射 载流子迁移率 

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。