外场下磷烯纳米条带的电子输运性质研究

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二维材料是指电子态被限制于二维平面的材料。由于其独特的光学、电磁学、力学等性能成为当前凝聚态物理的热门研究领域之一。近年来,磷烯作为一种新型的二维材料,凭借其显著的量子尺寸效应、较高的载流子迁移率和独特的各向异性等性能在电子输运方面引起了科研人员高度的关注。本学位论文在紧束缚模型哈密顿量框架下,采用非平衡格林函数方法,我们研究了AB堆垛的单层/双层锯齿型磷烯纳米条带结构型在垂直电场下的电子输运性质。在线性应变近似下,我们较系统地研究了双层与多层扶手椅型磷烯纳米条带在应力下的电子结构。这些研究可能为未来基于磷烯电子器件的设计与应用提供理论指导。论文共分为五章:第一章绪论主要介绍了低维与纳米结构系统中新型二维材料的研究进展。较为详细地介绍石墨烯和过渡金属硫族化合物的结构与物理性质。接着对黑磷的早期研究、基本物理性质和潜在的应用前景进行了较为详细的阐述。第二章介绍了介观量子输运的几种常用方法,以及能带理论中几种典型的近似方法。第三章和第四章是我们的主要工作。在第三章中我们建立了三种AB堆垛的单层/双层锯齿型磷烯纳米条带结构型,并探究了单层/双层/双层和单层/双层/单层锯齿型磷烯纳米条带结在两种相反垂直电场作用下的能带结构与输运性质,我们发现单层/双层/双层锯齿型磷烯纳米条带可能更加适合作为场效应晶体管,垂直电场可以区分底底构型与底顶构型。第四章中我们探究了单轴应变沿y方向、z方向与双轴应变沿xy平面对AB类双层与多层扶手椅型磷烯纳米条带的能带结构的影响。并进一步探究了随着层数的增加,扶手椅型磷烯纳米条带的带隙分别随三个单轴应变的变化关系。我们发现扶手椅型磷烯纳米条带的带隙沿双轴和单轴应变均出现了绝缘-金属的相变。四层扶手椅型磷烯纳米条带最适合设计应变检测器。最后在第五章中,我们对本论文进行了总结,并对基于磷烯的研究进行了展望。
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