类石墨烯低维纳米材料的性能调控及新型二维材料的预测研究_王志勇，戴学琼著_9787561280911

本书主要利用基于密度泛函理论的第一性原理，对类石墨烯的硅烯、磷烯、硼烯和锡烯等二维材料的性能进行调控，并对新型二维材料进行预测和性能研究。研究表明：掺杂和缺陷可以调控硅烯、磷烯和锡烯等的带隙和电子输运性能；气体分子的吸附能够调控单层和双层磷烯纳米带的带隙和自旋特性；层间距、应变和外场可以调控硼烯/磷烯和锡烯/磷烯等异质结的电子结构和电子输运特性；预测了类C3N的三种二维材料，计算结果表明C3P、Si3N和Si3P在可见光范围内表现出优异的光学吸收，并且双轴拉伸和压缩应变能有效调控它们的光学性质。

　石墨烯是一种具有独特物理结构和优越电子性质的二维纳米材料，首次通过机械剥离方法制备出来，因为优秀的性能，科研人员争相研究其各方面性质。但是，大量研究发现石墨烯的带隙为零，且电流开关比极低，这些缺陷限制了它成功应用于现代电子工业中。因此，新型材料的研究迫在眉睫。
　　硅烯、锗烯、磷烯和锡烯等新型二维材料与石墨烯相比，具有更好的带隙调控性以及和硅基半导体的良好兼容性。硅烯具有一定的能隙，锗烯具有和硅烯相似的结构与性能，与现在的硅基半导体技术的兼容性是其另外一个优点。因此，研究基于硅烯/锗烯的微电子功能器件对于在下一代集成电路领域占领制高点意义重大。
　　因此，本书主要利用基于密度泛函理论的第一性原理，对类石墨烯的硅烯、锗烯、磷烯和锡烯等二维材料的性能进行调控，并对新型二维材料进行预测和性能研究。主要内容如下：
　　（1）研究了拓扑缺陷（48缺陷）对硅烯纳米带电子性质的影响。研究发现，金属特性的硅烯在引入缺陷后，锯齿型硅烯纳米带显示为直接带隙半导体特性，而扶手椅型硅烯纳米带为间接带隙半导体。增加缺陷浓度，发现锯齿型硅烯纳米带又由半导体特性转□为金属特性。当沿X轴方向外加电场时，理想和含缺陷的硅烯纳米带的带隙都发生了明显的□化。系统研究了异质原子（硼或氮原子）掺杂对扶手椅型硅纳米带的电子和输运性能的影响，其中硼/氮共掺杂的ASiNRs的输运性质、微分电导表现出振荡性。同时，系统研究了磷掺杂对锗烯性能的调控。
　　（2）研究了磷烯双分子层吸附有机分子苯的电子性质。通过计算发现，AA堆叠磷烯双分子吸附苯分子的带隙为1.10eV左右，AB堆叠的带隙为1.57eV左右，而AC堆叠的带隙为1.13eV左右，这说明吸附体系的带隙主要取决于自身的堆叠方式。并对小分子吸附进行了系统研究，研究发现，磷烯双分子层上物理吸附气体分子可以产生显著的电荷转移，这不仅可以使磷烯有希望应用于气体传感器上，而且还给改□磷烯的极性这一问题提供了有效途径。本书也对单层磷烯吸附小分子的体系进行了深入研究。
　　（3）探讨了带宽□化对氧原子钝化锯齿形磷烯纳米带的电子结构和输运性质呈现出的□化。研究表明，不同的带宽对输运性能的影响非常明显。系统研究了过渡金属钝化的磷烯纳米带的磁性以及电子性质。对于锰钝化的情况，这个体系表现出半金属性，磁矩不随带宽□化而□化，研究表明，磷烯在自旋电子器件方面具有潜在的应用前景。并构建了硼烯/磷烯构成的异质结体系，研究了不同层间距和不同电极对异质结输运性能的影响。

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