發(fā)布時間：2020-12-03 01:34

　　與傳統(tǒng)體材料不同,僅有一個或幾個原子層厚的二維材料具有很多新穎和優(yōu)異的性質(zhì),是目前材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點話題。二維半導(dǎo)體材料不僅可以為后摩爾時代提供可能的解決方案,還有望實現(xiàn)新型器件,為微電子工業(yè)帶來根本性的革新。磷烯是由磷原子六元環(huán)組成的蜂巢狀褶皺二維晶體,它具有合適的帶隙和獨特的各向異性,在半導(dǎo)體電子器件和光電器件領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力�；�于密度泛函理論的第一性原理計算方法,本論文對本征磷烯的幾何結(jié)構(gòu)、電學(xué)特性、輸運特性和光學(xué)特性進行了研究,并通過引入空位缺陷和替位摻雜等改性手段調(diào)控磷烯體系的各項性質(zhì),為磷烯在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考。本論文首先建立了單層本征磷烯的結(jié)構(gòu)模型,結(jié)合收斂性測試方法確定了后續(xù)計算的各項參數(shù)和收斂標(biāo)準(zhǔn),并對磷烯模型進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算,明確了本征磷烯的幾何結(jié)構(gòu)性質(zhì)�；�于該模型,本論文研究了其能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度等電學(xué)性質(zhì),和光吸收譜、能量損失譜等光學(xué)性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)本征磷烯具有準(zhǔn)直接帶隙半導(dǎo)體特性和各向異性的能帶結(jié)構(gòu),且在近紫外光區(qū)具有很強的吸收能力�；�于磷烯的E-k關(guān)系,使用二次函數(shù)擬合法,計算了磷烯的載流子有效質(zhì)量和遷移率,驗證了磷烯的高空穴遷移率和輸運性質(zhì)的各向... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯晶格與能帶結(jié)構(gòu)示意圖

在空氣中暴露一小時后，磷烯表面形貌會發(fā)生明顯退化，如何在空氣中保持性能穩(wěn)定將是制約磷烯器件走向應(yīng)用的主要障礙之一。圖1.2 磷烯的晶格結(jié)構(gòu)示意圖在實驗領(lǐng)域，磷烯最早被應(yīng)用于半導(dǎo)體器件和電路，作為 FET 的溝道材料。2014年，Liu 等[35]使用 5 nm 厚的磷烯和 MoS2分別作為 PMOS 和 NMOS 管的溝道材料，Ti/Au 為金屬柵和互連線，Al2O3為柵介質(zhì)層制作了一個反相器電路，在電源電壓 1V時可以實現(xiàn)全擺幅輸出，增益為 1.4。室溫下，p 型磷烯晶體管的載流子遷移率為 286cm2V-1s-1

調(diào)幅濾波器。優(yōu)異的輸運性質(zhì)使磷烯在半導(dǎo)體器件方面具有得天獨厚的應(yīng)用優(yōu)勢，是未來磷烯的主要應(yīng)用方向之一。圖1.3 磷烯在電子器件方向的部分應(yīng)用[11, 35, 36, 38]高質(zhì)量磷烯的應(yīng)用對相關(guān)器件性能的提升有著關(guān)鍵作用，然而，磷烯對空氣、水、熱等外部因素較為敏感[40]，如何制備高質(zhì)量磷烯，并維持其性能穩(wěn)定是制約磷烯應(yīng)用的關(guān)鍵難點。在研究早期，常使用機械剝離法[35]，使用膠帶破壞塊體黑磷層間較弱的范德華力，從而剝離出少層或單層磷烯。這種方法雖然可以獲得高純度、高凈度磷烯，但也存在厚度和面積不可控，無法大規(guī)模生產(chǎn)等問題。2014 年，Lu 等[41]提出了 Ar 離子減薄法

【參考文獻】：
碩士論文
[1]基于硅烯結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[D]. 任武杰.西安電子科技大學(xué) 2014



本文編號：2895771