卫琳 刘贵立† 王家鑫 穆光耀 张国英

1) (沈阳工业大学建筑与土木工程学院,沈阳 110870)

2) (沈阳师范大学物理学院,沈阳 110034)

构建了覆盖度为2.778%的黑磷烯吸附硅原子模型,基于密度泛函理论计算了模型的电子特性,并通过应力及电场对其电子特性进行调控.研究表明:当前研究的覆盖度下,Si 原子的吸附导致黑磷烯几何对称性被破坏,加剧了体系内的电荷转移,完成轨道再杂化.使黑磷烯带隙消失,实现了其由半导体向准金属的转变.其稳定的吸附位是位于P 原子环中间的H 位.拉伸和电场均降低了黑磷烯体系稳定性.拉伸形变使黑磷烯吸附Si 原子结构打开带隙,且带隙与形变量成正比,实现对其带隙的调控.电场与拉伸共作用下,电场的引入使黑磷烯吸附Si 原子带隙变窄且完成体系由直接带隙向间接带隙的转变.带隙依旧随形变量增加而增加.吸附Si 原子的黑磷烯体系带隙可调性高于未吸附体系,且易于实现带隙的稳定调控.

1 引言

黑磷烯是一种二维层状半导体材料,它具有高载流子迁移率、高开/关比、强各向异性等性质[1-12],在热电、光电、能量储存、传感器和场效晶体管等领域有着广泛的应用前景.

从原子层面讲,硅的化合价半径类似于磷的化合价半径,且两原子相对原子质量接近,使得两者之间具有很多联系.黑磷烯作为磷单质的二维材料,与硅这种元素相结合亦有许多应用.首先是有关黑磷烯的制备方面.从由最初的机械剥离方法[13,14]到……