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表面氢化双层硅烯的结构和电子性质

高潭华

表面氢化双层硅烯的结构和电子性质

高潭华
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  • 采用密度泛函理论(DFT)广义梯度近似GGA和HSB06方法研究了氢化双层硅烯(silicene)的结构和电子性质, 结果表明: 氢化后的双层硅烯可能存在三种稳定的构型, AA椅型、AB椅型和AA船型, 其中AA椅型和AB椅型结构最为稳定, 氢化后这三种稳定构型材料的性质由零带隙的半金属(semimetal)转变为禁带宽度分别为1.208, 1.437和1.111 eV 的间接带隙的半导体, 采用混合泛函HSB06计算修正得到的带隙分别为1.595, 1.785 和1.592 eV. 进一步分析了在双轴应变下氢化双层硅烯的带隙随应变的关系, 得到应变可以连续的调节材料的带隙宽度, 这些性质有可能应用于未来的纳米电子器件.
    • 基金项目: 福建省教育厅科技项目(批准号: JK2013054)和武夷学院教授工程项目(批准号: JSGC05) 资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 97

    [3]

    Zhang Y, Tan Y W, Stormer H L, Kim P 2005 Nature 438 201

    [4]

    Geim A K, Novoselov K S. 2007 Nat. Mater. 6 183

    [5]

    Sofo J O, Chaudhari A S, Barber G D 2007 Phys. Rev. B 75 153401

    [6]

    Nair R R, Ren W, Jalil R, Riaz I, Kravets V G, Britnell L, Blake P, Schedin F, Mayorov A S, Yuan S, Katsnelson M I, Cheng H M, Strupinski W, Bulusheva L G, Okotrub A V, Grigorieva I V, Grigorenko A N, Novoselov K S, Geim A K 2010 Small 6 2877

    [7]

    Li Q Q, Zhang X, Wu J B, Lu Y, Tan P H, Feng Z H, Li J, Wei C, Liu Q B 2014 Acta Phys. Sin. 63 147802 (in Chinese) [厉巧巧, 张昕, 吴江滨, 鲁妍, 谭平恒, 冯志红, 李佳, 蔚翠, 刘庆斌 2014 物理学报 63 147802]

    [8]

    Gao T H 2014 Acta Phys. Sin. 63 046102 (in Chinese) [高潭华 2014 物理学报 63 046102]

    [9]

    Wang D, Zhang Z H, Deng X Q, Fan Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 207101 (in Chinese) [王鼎, 张振华, 邓小清, 范志强 2013 物理学报 62 207101]

    [10]

    Xu W Y, Huang L, Que Y D, Li E, Zhang H G, Lin X, Wang Y L, Du S X, Gao H J 2014 Chin. Phys. B 23 098101

    [11]

    Yang H, Shen C M, Tian Y, Wang G Q, Lin S X, Zhang Y, Gu C Z, Li J J, Gao H J 2014 Chin. Phys. B 23 096803

    [12]

    Vogt P, Padova P D, Quaresima C, Avila J, Frantzeskakis E, Asensio M C, Resta A, Ealet B, Lay G L 2012 Phys. Rev. Lett. 108 155501

    [13]

    Feng B, Ding, Z J, Meng S, Yao Y, He X, Cheng P, Chen L, Wu K 2012 Nano. Lett. 12 3507

    [14]

    Lalmi B, Oughaddou H, Enriquez H, Kara A, Vizzinif S, Ealeta B, Aufraya B 2010 Appl. Phys. Lett. 97 223109

    [15]

    Aufray B, Kara A, Vizzini S, Oughaddou H, Léandri C, Ealet B, Lay G L 2010 Appl. Phys. Lett. 96 183102

    [16]

    Antoine F, Rainer F, Taisuke O, Kawai H Wang Y, Yamada-Takamura Y 2012 Phys. Rev. Lett. 108 245501

    [17]

    Meng L, Wang Y, Zhang L, Du S, Wu R, Li L, Zhang Yi, Li G, Zhou H, Hofer W A, Gao H J 2013 Nano. Lett. 13 685

    [18]

    Wang R, Wang S F, Wu X Z arXiv:1305.4789v2 [cond-mat.mes-hall][2014-8-25]

    [19]

    Kamal C, Chakrabarti A, Banerjee A, Deb S K 2013 J Phys: Condens. Matter. 25 085508

    [20]

    Houssa M, Pourtois G, Afanas'ev V V, Stesmans A 2010 Appl. Phys. Lett. 97 112106

    [21]

    Houssa M, Scalise E, Sankaran K, Pourtois G Afanas'ev V V, Stesmans A 2011 Appl. Phys. Lett. 98 223107

    [22]

    Quhe R G, Fei R X, Liu Q H, Zheng J X, Li H, Xu C Y, Ni Z Y, Wang Y Y, Yu D P, Gao Z X, Lu J 2012 Sci.Rep. 2 853

    [23]

    Ni Z Y, Liu Q H, Tang K C, Zheng J X, Zhou J, Qin R, Gao Z X, Yu D P, Lu J 2012 Nano. Lett. 12 113

    [24]

    Blöchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953

    [25]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [26]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [27]

    Kresse G, Furthmller J. 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15

    [28]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [29]

    Monkhorst H J, Pack J D. 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [30]

    Feynman R P 1939 Phys .Rev. 56 340

    [31]

    Zhang P, Li X D, Hu C H, Zhu Z Z 2012 Phys. Lett. A 376 1230

    [32]

    Cheng G, Liu P F, Li Z T 2013 Chin. Phys. B 22 046201

  • [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 97

    [3]

    Zhang Y, Tan Y W, Stormer H L, Kim P 2005 Nature 438 201

    [4]

    Geim A K, Novoselov K S. 2007 Nat. Mater. 6 183

    [5]

    Sofo J O, Chaudhari A S, Barber G D 2007 Phys. Rev. B 75 153401

    [6]

    Nair R R, Ren W, Jalil R, Riaz I, Kravets V G, Britnell L, Blake P, Schedin F, Mayorov A S, Yuan S, Katsnelson M I, Cheng H M, Strupinski W, Bulusheva L G, Okotrub A V, Grigorieva I V, Grigorenko A N, Novoselov K S, Geim A K 2010 Small 6 2877

    [7]

    Li Q Q, Zhang X, Wu J B, Lu Y, Tan P H, Feng Z H, Li J, Wei C, Liu Q B 2014 Acta Phys. Sin. 63 147802 (in Chinese) [厉巧巧, 张昕, 吴江滨, 鲁妍, 谭平恒, 冯志红, 李佳, 蔚翠, 刘庆斌 2014 物理学报 63 147802]

    [8]

    Gao T H 2014 Acta Phys. Sin. 63 046102 (in Chinese) [高潭华 2014 物理学报 63 046102]

    [9]

    Wang D, Zhang Z H, Deng X Q, Fan Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 207101 (in Chinese) [王鼎, 张振华, 邓小清, 范志强 2013 物理学报 62 207101]

    [10]

    Xu W Y, Huang L, Que Y D, Li E, Zhang H G, Lin X, Wang Y L, Du S X, Gao H J 2014 Chin. Phys. B 23 098101

    [11]

    Yang H, Shen C M, Tian Y, Wang G Q, Lin S X, Zhang Y, Gu C Z, Li J J, Gao H J 2014 Chin. Phys. B 23 096803

    [12]

    Vogt P, Padova P D, Quaresima C, Avila J, Frantzeskakis E, Asensio M C, Resta A, Ealet B, Lay G L 2012 Phys. Rev. Lett. 108 155501

    [13]

    Feng B, Ding, Z J, Meng S, Yao Y, He X, Cheng P, Chen L, Wu K 2012 Nano. Lett. 12 3507

    [14]

    Lalmi B, Oughaddou H, Enriquez H, Kara A, Vizzinif S, Ealeta B, Aufraya B 2010 Appl. Phys. Lett. 97 223109

    [15]

    Aufray B, Kara A, Vizzini S, Oughaddou H, Léandri C, Ealet B, Lay G L 2010 Appl. Phys. Lett. 96 183102

    [16]

    Antoine F, Rainer F, Taisuke O, Kawai H Wang Y, Yamada-Takamura Y 2012 Phys. Rev. Lett. 108 245501

    [17]

    Meng L, Wang Y, Zhang L, Du S, Wu R, Li L, Zhang Yi, Li G, Zhou H, Hofer W A, Gao H J 2013 Nano. Lett. 13 685

    [18]

    Wang R, Wang S F, Wu X Z arXiv:1305.4789v2 [cond-mat.mes-hall][2014-8-25]

    [19]

    Kamal C, Chakrabarti A, Banerjee A, Deb S K 2013 J Phys: Condens. Matter. 25 085508

    [20]

    Houssa M, Pourtois G, Afanas'ev V V, Stesmans A 2010 Appl. Phys. Lett. 97 112106

    [21]

    Houssa M, Scalise E, Sankaran K, Pourtois G Afanas'ev V V, Stesmans A 2011 Appl. Phys. Lett. 98 223107

    [22]

    Quhe R G, Fei R X, Liu Q H, Zheng J X, Li H, Xu C Y, Ni Z Y, Wang Y Y, Yu D P, Gao Z X, Lu J 2012 Sci.Rep. 2 853

    [23]

    Ni Z Y, Liu Q H, Tang K C, Zheng J X, Zhou J, Qin R, Gao Z X, Yu D P, Lu J 2012 Nano. Lett. 12 113

    [24]

    Blöchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953

    [25]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [26]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [27]

    Kresse G, Furthmller J. 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15

    [28]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [29]

    Monkhorst H J, Pack J D. 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [30]

    Feynman R P 1939 Phys .Rev. 56 340

    [31]

    Zhang P, Li X D, Hu C H, Zhu Z Z 2012 Phys. Lett. A 376 1230

    [32]

    Cheng G, Liu P F, Li Z T 2013 Chin. Phys. B 22 046201

  • [1] 高潭华, 吴顺情, 张鹏, 朱梓忠. 表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质. 物理学报, 2014, 63(1): 016801. doi: 10.7498/aps.63.016801
    [2] 徐贤达, 赵磊, 孙伟峰. 石墨烯纳米网电导特性的能带机理:第一原理计算. 物理学报, 2020, 69(4): 047101. doi: 10.7498/aps.69.20190657
    [3] 王丹, 邹娟, 唐黎明. 氢化二维过渡金属硫化物的稳定性和电子特性: 第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(3): 037102. doi: 10.7498/aps.68.20181597
    [4] 刘慧英, 张秀钦, 方艺梅, 朱梓忠. T型石墨烯及其衍生物的结构与电子特性. 物理学报, 2017, 66(16): 166101. doi: 10.7498/aps.66.166101
    [5] 李琳, 孙宇璇, 孙伟峰. 层状氧化钼的电子结构、磁和光学性质第一原理研究. 物理学报, 2019, 68(5): 057101. doi: 10.7498/aps.68.20181962
    [6] 刘慧英, 杨 勇, 侯柱锋, 朱梓忠, 黄美纯. InSb的锂嵌入形成能第一原理计算. 物理学报, 2003, 52(7): 1732-1736. doi: 10.7498/aps.52.1732
    [7] 王松有, 邱建红, 陈良尧, 段国玉, 贾 瑜. 闪锌矿结构的PtN:一种不稳定的过渡金属氮化物. 物理学报, 2006, 55(4): 1979-1982. doi: 10.7498/aps.55.1979
    [8] Dierre Benjamin, Sekiguchi Takashi, 王彦, 沈波, 许福军. 氢化作用对低能电子束辐照下GaN发光演变的影响. 物理学报, 2009, 58(11): 7864-7868. doi: 10.7498/aps.58.7864
    [9] 孟 醒, 徐晓光, 刘 伟, 孙 源, 陈 岗. 钙钛矿型HoNiO3中电荷歧化的第一原理研究. 物理学报, 2004, 53(11): 3873-3876. doi: 10.7498/aps.53.3873
    [10] 池明赫, 赵磊. 石墨烯纳米片磁有序和自旋逻辑器件第一原理研究. 物理学报, 2018, 67(21): 217101. doi: 10.7498/aps.67.20181297
    [11] 高潭华, 刘慧英, 张鹏, 吴顺情, 杨勇, 朱梓忠. Al掺杂的尖晶石型LiMn2O4的结构和电子性质. 物理学报, 2012, 61(18): 187306. doi: 10.7498/aps.61.187306
    [12] 李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升. 稀土元素掺杂对VH2解氢性能的影响. 物理学报, 2012, 61(9): 093601. doi: 10.7498/aps.61.093601
    [13] 刘君民, 孙立忠, 陈元平, 张凯旺, 钟建新, 袁辉球. 镧铱硅电子结构与成键机理的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7826-7832. doi: 10.7498/aps.58.7826
    [14] 梁伟华, 丁学成, 褚立志, 邓泽超, 郭建新, 吴转花, 王英龙. 镍掺杂硅纳米线电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8071-8077. doi: 10.7498/aps.59.8071
    [15] 柏于杰, 邓开明, 唐春梅, 陈 宣, 谭伟石, 刘玉真, 黄德财, 付石友. 密度泛函理论计算内掺氢分子富勒烯H2@C60及其二聚体的几何结构和电子结构. 物理学报, 2008, 57(6): 3684-3689. doi: 10.7498/aps.57.3684
    [16] 付石友, 邓开明, 唐春梅, 谭伟石, 黄德财, 刘玉真, 吴海平, 蒋岩玲. C60富勒烯-巴比妥酸及其二聚体几何结构和电子结构的密度泛函计算研究. 物理学报, 2008, 57(6): 3690-3697. doi: 10.7498/aps.57.3690
    [17] 杨 勇, 陈丽娟, 侯柱锋, 朱梓忠. LiAl中空位形成能的第一原理计算. 物理学报, 2003, 52(9): 2229-2234. doi: 10.7498/aps.52.2229
    [18] 季正华, 曾祥华, 岑洁萍, 谭明秋. ZnSe相变、电子结构的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(2): 1219-1224. doi: 10.7498/aps.59.1219
    [19] 吴江滨, 张昕, 谭平恒, 冯志红, 李佳. 旋转双层石墨烯的电子结构. 物理学报, 2013, 62(15): 157302. doi: 10.7498/aps.62.157302
    [20] 王如志, 徐利春, 严辉, 香山正宪. 含扭转晶界位错Al金属拉伸强度第一性原理预测. 物理学报, 2012, 61(2): 026801. doi: 10.7498/aps.61.026801
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-25
  • 修回日期:  2014-10-29
  • 刊出日期:  2015-04-05

表面氢化双层硅烯的结构和电子性质

  • 1. 武夷学院机电工程学院, 武夷山 354300
    基金项目: 

    福建省教育厅科技项目(批准号: JK2013054)和武夷学院教授工程项目(批准号: JSGC05) 资助的课题.

摘要: 采用密度泛函理论(DFT)广义梯度近似GGA和HSB06方法研究了氢化双层硅烯(silicene)的结构和电子性质, 结果表明: 氢化后的双层硅烯可能存在三种稳定的构型, AA椅型、AB椅型和AA船型, 其中AA椅型和AB椅型结构最为稳定, 氢化后这三种稳定构型材料的性质由零带隙的半金属(semimetal)转变为禁带宽度分别为1.208, 1.437和1.111 eV 的间接带隙的半导体, 采用混合泛函HSB06计算修正得到的带隙分别为1.595, 1.785 和1.592 eV. 进一步分析了在双轴应变下氢化双层硅烯的带隙随应变的关系, 得到应变可以连续的调节材料的带隙宽度, 这些性质有可能应用于未来的纳米电子器件.

English Abstract

参考文献 (32)

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