錫及其氧化物薄膜材料的電磁和光學性質(zhì)研究.pdf

1、本論文計算方法采用基于密度泛函理論的第一性原理投影綴加平面波法，論文中我們主要計算研究了二維SnO2納米面及錫烯的電子性質(zhì)和能帶結構。
　　首先，我們計算了3d過渡金屬原子(Cr, Mn, Fe, Ni)摻雜二維SnO2納米面的電子性質(zhì)、能帶結構以及光學性質(zhì)。實驗結果表明二維SnO2納米面結構屬于無磁直接帶隙半導體材料，帶隙大小為2.75eV。研究發(fā)現(xiàn)Cr, Mn, Fe原子摻雜SnO2NSs會分別引入2?B,-3?B,2?B的磁

2、矩，而Ni原子摻雜SnO2NSs后結構依舊保持無磁特性。在光學性質(zhì)方面，摻雜3d過渡金屬原子(Cr, Mn, Fe, Ni)后SnO2NSs的光學吸收邊發(fā)生明顯的紅移現(xiàn)象。而且在可見光區(qū)域內(nèi)的光學吸收強度、折射率和反射率都有明顯提高。這些發(fā)現(xiàn)對設計太陽能電池、光電裝置和光催化劑有重要應用。
　　其次，論文中我們還進行了3×3錫烯吸附3d過渡金屬原子電子性質(zhì)和磁性的相關計算。研究發(fā)現(xiàn)除了V原子外，錫烯吸附TM原子的最穩(wěn)定位置均處于h

3、ollow位。V, Cr, Mn, Fe和Co吸附原子會使錫烯體系引入磁性，磁矩主要來源于TM吸附原子；而錫烯吸附Ni, Cu和Zn原子體系則繼續(xù)保持無磁特性。V, Cr, Mn,Cu吸附原子會使錫烯表現(xiàn)出金屬性質(zhì)，錫烯吸附Co原子會表現(xiàn)出半金屬性質(zhì)，而吸附 Ni和 Zn原子后高對稱點處會打開一定帶隙表現(xiàn)出半導體特性。更為重要的發(fā)現(xiàn)是，錫烯吸附Fe原子后表現(xiàn)出自旋雙極化無帶隙磁性半導體性質(zhì)，這些結果對設計可控自旋電子器件提供理論依據(jù)。<

4、br>　　同時，我們用4×4的錫烯吸附3d TM原子對實驗結果進行驗證。實驗結果表明體系總磁矩、局域磁矩以及電荷轉(zhuǎn)移量與3×3錫烯吸附3d過渡金屬原子的計算結果高度一致，從而證明了我們計算結果的準確性。在錫烯應力計算中，我們得出錫烯在承受2％以內(nèi)的壓力時，可以保持自身性質(zhì)不發(fā)生變化，隨著壓力或拉力的增大，錫烯在高對稱點處的能帶會呈現(xiàn)規(guī)律性變化。
　　在錫烯納米帶計算中，我們分別構建了armchair和zigzag兩種邊緣類型的錫烯

5、納米帶，并對兩種類型不同寬度的錫烯納米帶進行了相應能帶計算。實驗結果發(fā)現(xiàn)armchair邊緣類型的錫烯納米帶均表現(xiàn)出直接帶隙無磁半導體特性，而且?guī)洞笮〕什ɡ诵乌厔葑兓?。而在zigzag納米帶中，只有寬度為2的zigzag2納米帶是無磁的零帶隙半導體，其他五種zigzag構型的錫烯均表現(xiàn)出磁性金屬特性。zigzag納米帶中的磁矩主要來源于與H原子成鍵的Sn原子.
　　最后我們研究了錫烯/MoS2異質(zhì)結的電子性質(zhì)和能帶結構，實驗結果