摻雜單層磷烯的電子結(jié)構(gòu)及輸運(yùn)特性研究.pdf

1、現(xiàn)代微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體材料的電子性質(zhì)提出了更高的要求。半導(dǎo)體材料的帶隙寬度、帶隙類型以及載流子有效質(zhì)量等性質(zhì)將直接影響其在電子器件和光電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。以磷烯為代表的二維材料因其適合帶隙和超高速的遷移率在新型電子器件的制備上展示出極高的應(yīng)用前景。然而，目前針對(duì)磷烯材料的能帶改性大多集中于傳統(tǒng)的 P型或 N型摻雜，具備本征性質(zhì)的等電子摻雜少見報(bào)道?；诖?，本文利用第一性原理軟件計(jì)算了磷烯的等電子摻雜體系的電子特性和以載

2、流子有效質(zhì)量為代表的輸運(yùn)特性。從理論上對(duì)體系的電子性質(zhì)進(jìn)行了研究和討論，磷烯材料在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　首先，本文針對(duì)α-P磷烯（單層黑磷）進(jìn)行了不同濃度的摻雜研究。對(duì)摻雜體系P1-xXx（X=N、As、Sb、Bi）的能帶結(jié)構(gòu)、帶隙特征、態(tài)密度以及布居數(shù)等性質(zhì)進(jìn)行了研究和討論。在較高的摻雜濃度下（x=1/4），摻雜原子與磷原子之間的電負(fù)性差異，會(huì)使能帶發(fā)生分裂，造成帶隙的變化。采用不同的摻雜原子，可以在0.38eV~

3、1.05eV的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)材料帶隙的調(diào)控，有利于材料在不同半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用。
　　其次，本文研究了α-P磷烯和β-P磷烯在1:1摻雜模式下電子性質(zhì)特性。對(duì)于Mixed體系，材料都呈半導(dǎo)體性質(zhì)，在BAC效應(yīng)和本征P原子3p軌道的作用下，材料的帶隙發(fā)生了變化，并伴隨有直接-間接帶隙的轉(zhuǎn)變。對(duì)于Zigzag和Armchair模式的1:1摻雜體系的電子特性。由于摻雜原子之間的成鍵和結(jié)構(gòu)造成的電子得失量的差異，部分材料呈現(xiàn)出了金屬性質(zhì)，這