中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 唐贵平中南大学 2013年博士导师: 周继承;张振华共118页

摘要 : 本文首先简要地概述了石墨烯的研究现状，扼要地阐述了基于非平衡态格林函数方法与密度泛函理论的第一性原理计算方法。以此为基础，系统地研究了几种典型的形变和缺陷对石墨烯电子学性质的影响。研究发现了非常有趣、极具新颖的一些规律特点，并结合... 展开本文首先简要地概述了石墨烯的研究现状，扼要地阐述了基于非平衡态格林函数方法与密度泛函理论的第一性原理计算方法。以此为基础，系统地研究了几种典型的形变和缺陷对石墨烯电子学性质的影响。研究发现了非常有趣、极具新颖的一些规律特点，并结合恰当的理论，从物理本质上对每个规律特点的形成机制逐一给出了合理的解释。具体来讲，得到了以下创新性成果: 首先发现了卷曲形变石墨烯纳米带电子结构的变化规律:锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)对卷曲形变不敏感，只有当卷曲角度接近360°时，电子结构有突变，导电能力下降;扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)在240°以内的卷曲形变，带隙大小仍然满足3P（P是一个整数）规律:Δ3p+1≥Δ3p＞Δ3p-1。3P-1类的AGNRs发生小于300°的卷曲时，带隙随卷曲角度增加而缓慢减小，当卷曲角度大于300°以后，带隙迅速增大，经历半金属至半导体的相变;3P+1类的AGNRs的带隙随卷曲角度增大而减小，卷曲300°前带隙缓慢减小，300°以后带隙迅速减小，经历半导体至半金属的相变;3P类的AGNRs对于卷曲形变响应度不高，其带隙随着卷曲角度增加而略有增加。其次，揭示了扭曲形变石墨烯纳米带的电子输运规律:对于宽度N=3P和N=3P+1的半导体型AGNRs，电子输运性质对扭曲变形是敏感的，对于宽度N=3p-1的准金属性AGNRs和ZGNRs，电子输运性质对扭曲变形是不敏感的。当扭角增大到120°时，宽度N=3P的中带隙半导体型AGNRs的电导是逐渐减弱的，宽度N=3P+1的宽带隙半导体型AGNRs的电导却变强的;而准金属型AGNRs与ZGNRs，电导都很强，并严格遵从电阻欧姆定律，不受扭曲变形的影响。再有，厘清了一维558线缺陷对ZGNRs的电子学性质的影响特点:有一维线缺陷的ZGNRs的边缘碳原子表现出强烈的自旋极化和铁磁状态，这种固有特性对线缺陷的位置比较敏感，可以明确地产生自旋过滤效应，自旋过滤效应还可由横向电场明显地调节和改进，这是因为电场对多数自旋电流的影响很小，但会显著降低少数自旋电流。基于线缺陷ZGNR设计的自旋过滤器，当外部横向电场E=3.0v/nm时，在0～0.6V大偏压范围，其自旋过滤的效率能够稳定达到60％～81％。最后，获得了存在周期性穿孔缺陷石墨烯（石墨烯纳米网）带隙与结构参数间的拟合函数。尝试解决一个著名问题——什么形状的石墨烯会产生带隙？鉴于此，大量而系统地模拟计算了周期性包含准圆形（六边形）、三角形和矩形孔缺陷的石墨烯纳米网(GNM)的电子结构，特别是侧重于寻找不同花样的石墨烯的带隙随缺孔的大小、形状和密度改变的变化规律和机理。研究发现，无论缺孔的形状，石墨烯纳米网沿锯齿边缘方向的周期数对带隙打开起着至关重要的作用，周期数的变化可导致石墨烯纳米网在半金属性和半导体性之间的转换。同时也表明扶手椅边缘方向的周期数的变化仅是逐步修改分布量值。对于圆形、三角形和矩形孔的石墨烯纳米网，都得到了各自的带隙随孔的大小、形状和密度变化的不同规律。重要的是，获得了通用的数值拟合公式来定量反映GNM的带隙与GNM的结构参数之间的关系，这也是对带隙描述的恰当方式。此外，揭示了GNM打开带隙的物理机制，完美地解释了带隙的变化规律。以上关于形变和缺陷对于石墨烯电子学性质影响的规律，对开发基于石墨烯电子学和自旋电子学器件的工艺与设计具有重要的参考价值与学术意义。收起

关键词 : 石墨烯电子性质第一原理

2. 富勒烯的几何结构和电子性质

[学位论文] 王志坚浙江大学 1995年博士导师: 李文铸共110页

摘要 : 该文在介绍富勒烯研究的历史和现状基础上,阐述了作者在富勒烯的几何结构、电子性质等方面的一系列研究结果.在该文的第二章介绍富勒烯巴基葱的结构和电子结构.在该章节中重点介绍单层巴基葱的电子结构和几何结构的关系,电声耦合对巴基葱结构和电子结... 展开

关键词 : 富勒烯几何结构电子性质

3. 准周期超晶格声子、电子性质的理论研究

[学位论文] 李丽琴华南师范大学 2008年硕士导师: 杨湘波共65页

摘要 : 本学位论文研究了一维Fibonacci准周期超晶格的声子性质、存在缺陷的赝Fibonacci系统的声子谱最大带隙特性、以及二维GeneralizedThue-Morse(GTM(m，n))系统的电子能谱分裂规律。首先，在最近邻相互作用、固定边界条件和简谐近似下，我们采用迁... 展开本学位论文研究了一维Fibonacci准周期超晶格的声子性质、存在缺陷的赝Fibonacci系统的声子谱最大带隙特性、以及二维GeneralizedThue-Morse(GTM(m，n))系统的电子能谱分裂规律。首先，在最近邻相互作用、固定边界条件和简谐近似下，我们采用迁移矩阵法研究了一种键长、两种原子的Fibonacci准周期超晶格的线性声子谱性质，同时研究原子的质量对Fibonacci准周期链的线性声子谱的影响和线性声子谱在高频区域的自相似性。研究发现：(1)对于结构一定的Fibonacci准周期链，声子谱带隙的宽度和位置是由原子的相对质量决定的，当原子的相对质量减小时，声子数目减少，声子谱的范围缩小，声子谱线的连续性降低；(2)一种键长、两种原子的Fibonacci准周期链的线性声子谱在高频区域具有显著的自相似性。其次，在周期性边界条件下，我们研究了更接近物理实在的一维Fibonacci准周期超晶格的非线性声子谱、声子的频率和对应积分态密度(IDOS)的数值关系，以及原子链的长度、弹性系数的相对强度和非线性阻力对Fibonacci链的声子谱的影响。我们发现：(1)原子链的长度影响声子谱的频率范围和声子的数目；(2)弹性系数的相对强度也影响声子谱的频率范围和相应的声子的数目；(3)阻力增大时，声子谱的频率范围慢慢缩小，带隙缓慢地往低频区域移动并且变小；(4)原子链的长度、弹性系数的相对强度和非线性阻力对声子谱的混合作用也得到了研究，其中，对声子谱的频率范围、带隙的宽度和连续程度的影响中，弹性系数的相对强度起主要作用，原子链的长度次之，非线性力的影响最弱。由于振动的约束，原子受到的阻力必须很小，即采用弱阻尼振动模型。非线性阻力对声子谱仅仅起微调作用，所以用传统的线性模型近似求解真实物理系统的声子性质是非常精确的，结果也是可靠的。另外，本学位论文利用传统的线性模型研究了存在缺陷的一维赝Fibonacci周期系统的声子谱。结果显示：随着缺陷位置的变化，声子谱最大带隙的宽度图主要是由两条山峰状的曲线相互穿插构成的，中间还有一个孤立点；随着弹性系数的相对强度增大，两山峰状曲线出现重叠，重叠部分的范围逐渐扩大；此外，当$\lambda=O.05$时，缺陷是由不止一个长键组成的赝Fibonacci链中，谱线不再是由两条相互穿插的山峰状曲线构成。随着缺陷往原子链的中间移动时，声子谱的最大带隙逐渐增大；而当长键的个数是奇数时，缺陷移动到原子链的中问，对应声子谱的最大带隙突然变小。通过观察最大带隙宽度的变化，我们可以定量地计算对边界产生反应的原子链的最大长度。这方法可应用于一维非周期和准周期超晶格对边界产生反应的原子链最大长度的计算。最后，利用单电子、紧束缚、最近邻座模型，本学位论文对二维GTM(m，n)准晶体的电子能谱进行数值计算，并用分解-消元法分析该模型的电子能谱分裂规律。结果发现在一级近似下，二维GTM(m，n)准晶的电子能谱分裂规律只与代数l和n有关，当代数l≤2时，n从1到6对应的电子能谱分别分裂为5、5、13、13、25和35支；当代数l>2时，n从1到4对应的电子能谱分别分裂为13、25、61、79支；分析结果和数值计算结果一致。收起

关键词 : 准周期超晶格声子电子性质

4. 应变对二维硒化锗同分异构体电子性质的调控

[学位论文] 左博敏湘潭大学 2019年硕士导师: 毛宇亮共53页

摘要 : 二维材料硒化锗与磷烯具有相似的翘曲几何结构，拥有丰富的同分异构体结构。自磷烯被发现以来，已探索出了其各种优异的电子性质，相关的研究也引起了学者的广泛关注。对于和磷烯具有相似结构的单层硒化锗也引起了广泛关注，本文运用第一性原理计算方... 展开二维材料硒化锗与磷烯具有相似的翘曲几何结构，拥有丰富的同分异构体结构。自磷烯被发现以来，已探索出了其各种优异的电子性质，相关的研究也引起了学者的广泛关注。对于和磷烯具有相似结构的单层硒化锗也引起了广泛关注，本文运用第一性原理计算方法，通过施加应变对单层硒化锗同分异构体的带隙进行调控，探讨了应变对它们电子性质的影响。获得的主要结论有： (1)开展了对二维硒化锗五种同分异构体结构的稳定性研究，通过结合能和振动频率的计算进行了稳定性预测。通过分析结合能，发现这五种结构之间的结合能大小不超过0.06eV/atom。通过计算出振动频率和零点能，分析虚拟频率占据零点能的大小来判断结构的稳定性。发现β-GeSe具有六角晶格的稳定几何结构，其他四种结构都是正交晶型。通过PW91和HSE06杂化泛函两种方法分别计算了五种二维硒化锗结构的能带结构。结果表明，α-GeSe是一个具有直接带隙的半导体，其它四种结构的能带都是间接带隙类型。 (2)施加单轴或双轴应变对二维硒化锗五种同分异构体的能带结构进行了研究。发现α-GeSe在应变调控下出现了直接到间接带隙的转化和半导体到金属性质的转变；β-GeSe和γ-GeSe在应变的作用下具有可调的带隙范围；当δ-GeSe双轴方向使用压缩应变为1％和4％时，带隙发生了从间接到直接的改变；通过沿ε-GeSe的扶手椅型方向施加10％的拉伸应变，发生了从间接到直接带隙的转变，继续增加拉伸应变到20%，能带结构一直保持直接带隙的特征。沿ε-GeSe双轴施加10％拉伸应变时，结构也发生了从间接到直接的转变，该直接带隙在双轴拉伸应变增加到19%前一直保持，可调范围为0.61eV~1.19eV。 (3)对单层ε-GeSe进行了大应变范围作用下的研究，探讨了其在大应变情况下的几何结构和稳定性。结果表明，在扶手椅、锯齿型和双轴方向施加20%的拉伸应变下，结构的虚频占据零点能的比例分别为0.16%、0.02%和0.03%，这一结果说明了该结构在20%的拉伸应变下仍然具有热力学稳定性。收起

关键词 : 硒化锗第一性原理电子性质

5. ZnO系列和过渡金属掺杂GaN体系几何结构与电子性质的第一性原理研究

[学位论文] 张芳英复旦大学 2007年博士导师: 游建强共109页

摘要 : 本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法(赝势平面波方法)研究了三个方面的内容，具体如下: 一、低压下ZnO的结构转变．主要是结合已有的实验和理论的结果，利用状态方程和弹性模量的计算来探讨ZnO在低压下从B4结构转变为B1结构的结构转变... 展开本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法(赝势平面波方法)研究了三个方面的内容，具体如下: 一、低压下ZnO的结构转变．主要是结合已有的实验和理论的结果，利用状态方程和弹性模量的计算来探讨ZnO在低压下从B4结构转变为B1结构的结构转变的路径，其中利用状态方程研究相变的部分还包括有低压下ZnS的结构转变的研究．研究表明在P=12.4 GPa和P=17.85 GPa时，B4结构的ZnO和B3结构的ZnS会发生相变，转变成B1结构，计算结果与已有的实验和理论计算结果相符合．分析表明，相变的发生与外压增强导致晶体内电子之间的相互作用不断增强有关．在B4结构的ZnO转变成B1结构的ZnO的初始转变阶段，B4结构的ZnO中a减小，伴随有c/a的增大和u的减小．二、ZnO以及相关材料的电子和光学性能的研究．材料主要包括有Zn4-yXyM(y=0或1:M=N，Sb，C1或I)和尖晶石结构的ZnAl2O4和MgAl2O4及其对应的氧化物．对于Zn4-yXM(y=0或1；M=N，Sb，Cl或I):研究表明Zn4-yXyM(y=0或1；M=N，Sb，Cl或I)中，Zn d-Xp轨道电子之间的相互作用对体系中载流子的特性有很大的影响，减小这种相互作用可以提高形成p-型半导体的可能，反之，则加大了形成p-型半导体的困难；研究还发现，Zn4-yXyM中杂质的类型对ZnX光学谱线的有影响，本征n-型半导体(如ZnS)的光谱形貌与掺杂有p-型杂质(如Ns)的掺杂体系的光谱形貌较与掺杂有n-型杂质(如Cls)的掺杂体系的光谱更为相似；本征p-型半导体(如ZnTe)的光谱形貌与掺杂有n-型杂质(如ClTe)的掺杂体系的光谱形貌较与掺杂有p-型杂质(如NTe)的掺杂体系的光谱更为相似．对于ZnAl2O4和MgAl2O4及其对应的氧化物:研究指出，ZnAl2O4的中Zn d对体系中电子相互作用以及性能的影响没有Zn d在ZnO中的大，由MO、Al2O3合成的MAl2O4体系的电子结构虽然有很多相似的地方，但由于原子重新组成，形成了新的化学键，虽然合成后的化合物和合成前的化合物中电子在能级间可能发生跃迁的轨道基本上相同，但对应的能量有区别，这样就导致了合成后化合物的光学谱线与合成前的有很大的不同，不能直接对比．三、Gal-xMNx(X=0.5，0.125，0.037；M=Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co)的电子结构和磁性能的研究．主要探讨了不同浓度的过渡金属掺杂在GaN中的极化磁矩的变化及其对周围近邻离子的影响．研究表明，过渡金属离子的外围电子的排布对掺杂后体系的性能有很大影响，电子排布不同，掺杂后体系中过渡金属离子上的极化磁矩大小不同，其所对应的近邻离子的极化磁矩的方向也不尽相同，掺杂后杂质能极与Fermi面的关系不同；掺杂浓度对过渡金属的极化磁矩影响相对来说不大，不同掺杂浓度下过渡金属离子在掺杂化合物中的极化磁矩相差不到1μB，但与其最近邻离子的极化有很大的影响，掺杂浓度不同，近邻离子的极化磁矩的大小不同，方向也可能发生改变，对过渡离子在掺杂体系中的价态影响很大，不同掺杂浓度可能对应着不同的价态．研究还发现，仅从过渡金属离子在掺杂体系中的状态考虑，对GaN基DMS材料来说，掺杂Cr是最好的，但就其对近邻离子的影响来说，掺杂Fe和Co更利于形成稳定的铁磁基态．收起

关键词 : 过渡金属电子性质氮化镓掺杂

6. 过渡金属M（M=Fe、Co、Ni）掺杂纯铍团簇的第一性原理研究

[学位论文] 葛桂贤河南大学 2007年硕士导师: 罗有华共73页

摘要 : 本文利用密度泛函理论研究了不同的过渡金属元素掺杂纯铍团簇的结构及电子性质。其主要内容如下：第一章介绍了团簇科学的研究现状。团簇的尺寸处于原子和宏观体系之间，本身性质具有多样性和奇异性，是实验和理论研究的一个重要对象。首先，简... 展开

关键词 : 团簇几何结构电子性质磁性

7. 共轭聚合物及其多聚物电子性质的理论研究

[学位论文] 雷伟西南大学 2008年硕士导师: 李明共63页

摘要 : 本文采用密度泛函方法(DFT)研究了几类平面型共轭聚合物，并对它们的单体，多聚体的电子性质进行了进一步的计算和讨论。阐述了单体、多聚体和聚合体之间电子性质的内在联系，以及不同的取代基对它们的导电性的影响。第一节，介绍了高分子导体的一些... 展开本文采用密度泛函方法(DFT)研究了几类平面型共轭聚合物，并对它们的单体，多聚体的电子性质进行了进一步的计算和讨论。阐述了单体、多聚体和聚合体之间电子性质的内在联系，以及不同的取代基对它们的导电性的影响。第一节，介绍了高分子导体的一些研究情况，并介绍了共轭聚合物的研究情况。共轭聚合物，由于存在特殊的共轭结构，在人们搜寻良好的有机导体时，受到广泛的关注。另外，在本章最后部分，概况了本文所做的工作和意义。第二节，介绍了文中用到的理论计算方法——密度泛函理论，包括其基本原理和常用方法，以及一些基于密度泛函理论的常用软件包。另外还介绍了几种本文中用到的理论分析手段和方法：核独立化学位移(NICS)分析，自然成键轨道(NBO)分析及分子中的原子(AIM)理论。第三节，主要研究了聚苯乙炔(PPV)、五种聚苯乙炔衍生物(PO、PFA、PFB、PCN、POCN)以及它们的单体、低聚体(二聚体、三聚体和四聚体)。对聚合物，详细分析了不同取代基对它们能带的影响，并从结构方面分析了共轭双键键长变化对能带的影响；对单体、低聚体，分析了不同取代基对它们能隙的影响，重点分析了单体、低聚体的NICS值。另外我们还从NBO分析和NICS分析两个角度阐述了低聚体和聚合体之间的联系：低聚体的wiberg键级分析表明，这些聚合体能带值相近时，它们的低聚体相应的Wiberg键级也相比较接近；而NICS的分析结果也得到相似结论，该系列聚合物的能带值相近时，它们的低聚体的NICS值也是比较相近。第四节，用密度泛函方法分析了聚噻吩并[3，4-b]吡嗪(PPS)、聚呋喃并[3，4-b]吡嗪(PPO)、聚6氢．吡咯并[3，4-b]吡嗪(PPN)这三种聚合物和它们的多聚物。采用NICS作为考察共轭程度的一种依据，进行了详细的分析。NICS值的变化表明：在低聚物中，中心位置的共轭程度要比两端的强的多，而离聚合轴近的环的共轭程度变化辐度要大的多。第五节，分析了几种聚噻吩并[3，4-b]吡嗪(PS)的衍生物以及它们的多聚物。对能带结构分析表明，低聚物的能隙值与其聚合物能带值没有必然的联系，即低聚物的能隙较大的，它们的能带反而可能较小。收起

关键词 : 共轭聚合物多聚物电子性质

8. 硅烯单边吸附卤素原子的电子性质研究

[学位论文] 徐海桥湘潭大学 2018年硕士导师: 毛宇亮共52页

摘要 : 硅烯是一种拥有扣蜂窝状晶格结构的新型类石墨烯二维材料，与石墨烯完美的平面结构不同的是硅烯的单原子层是由翘曲高度为0.44 ?的两层等价硅原子构成。硅烯和石墨烯一样，拥有优良的电子性能，而且能与当今以硅为基底的半导体技术相兼容。目前，在超... 展开硅烯是一种拥有扣蜂窝状晶格结构的新型类石墨烯二维材料，与石墨烯完美的平面结构不同的是硅烯的单原子层是由翘曲高度为0.44 ?的两层等价硅原子构成。硅烯和石墨烯一样，拥有优良的电子性能，而且能与当今以硅为基底的半导体技术相兼容。目前，在超高真空条件下已经成功的在基底 Ag(111)、ZrB2(0001)、MoS2(0001)和Ir(111)表面上合成了单层硅烯。硅烯与石墨烯一样是具有零带隙的半导体，考虑电子自旋轨道耦合效应的带隙也仅为 1.55 me V。为了充分利用硅烯优良的电子性能，如何打开其带隙的问题得到了广泛的关注。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，系统地研究了单边卤化硅烯Si2X1(X=F、Cl、Br、I)的结构、电子和磁性质，并探讨了应变对单边卤化硅烯电子性质的调控机理，得到的主要结论有： 1.通过分析单边卤化硅烯 Si2X1(X=F、Cl、Br、I)的计算结果，发现卤素原子与硅烯以成sp3键角的方式相结合。卤素原子从相邻的Si原子处得到电子，并与该原子形成σ共价键。卤素原子的单边吸附使得硅烯的蜂窝状结构中翘曲高度更高。形成能的计算表明，单边卤化硅烯具有比纯硅烯更好的热力学稳定性。其中，单边氟化硅烯 Si2F1的形成能最低，表明其更有利于形成新型的储氟材料。单边卤化硅烯S i2 X1 (X=C l、Br、I)表现为半金属性质，每个原胞拥有接近1μB的总磁矩，它们在硅基纳米自旋电子学领域具有重要的应用前景。 2.对单边卤化硅烯 Si2X1(X=F、Cl、Br、I)施加对称的弹性拉伸应变，发现当应变增加到 12.9%时，单边氟化硅烯 Si2F1由金属性转变为半金属性。而对于其它单边卤化硅烯Si2X1(X=Cl、Br、I)，随着对称应变的增加，出现半金属-半导体-半金属-金属性质的转变。自旋分裂能带的导带底（CBM）和价带顶（VBM）的电荷密度说明了能带结构在对称应变下的转变。单边氟化硅烯 Si2F1的总磁矩随着拉伸应变的增加从最初的0μB单调增加到1μB。这一结果表明了单边氟化硅烯受应变调制的电子和磁效应。施加非对称应变时，单边溴化硅烯Si2Br1的能带结构具有与对称应变类似的能带转变特征，但在平行于锯齿型或扶手椅型两个方向由应变诱导的能带变化的速度和幅度具有差异。泊松比在两个方向上的不同反映了这种带隙变化的各向异性。收起

关键词 : 硅烯第一性原理卤素原子电子性质

9. 二维Kagome材料的电子性质

[学位论文] 黄思丽湘潭大学 2018年硕士导师: 谢月娥共51页

摘要 : 近年来，二维材料已经成为技术应用和基础科学领域的热门研究材料。二维材料中的原子结构可以以不同的晶格形式存在，比如六角晶格、三角晶格和Kagome 晶格等，其中 Kagome 晶格在近年来备受关注。Kagome 晶格具有十分有趣的能带结构：包括两条狄拉克... 展开近年来，二维材料已经成为技术应用和基础科学领域的热门研究材料。二维材料中的原子结构可以以不同的晶格形式存在，比如六角晶格、三角晶格和Kagome 晶格等，其中 Kagome 晶格在近年来备受关注。Kagome 晶格具有十分有趣的能带结构：包括两条狄拉克能带和一条平带，称之为Kagome能带。前者产生载流子迁移率极高的无质量费米子，而后者产生重费米子。由于平带中的电子动能受到抑制而库仑相互作用会变得更重要，这将引起很多强关联现象，如铁磁性、超导和Wigner晶格。目前，关于Kagome能带的研究多数还只是基于理想模型。本论文将提出一些实际的Kagome晶格材料并研究其中蕴含的丰富的物理性质。论文总体分为五章。第一章简单地描述了当前二维材料的发展现状，并介绍了Kagome晶格材料的轨道物理和电子性质、磁性和超导等。第二章我们简述了所采用的第一性原理计算理论及紧束缚模型方法。第三章我们提出了一种新的能带结构——双Kagome能带，它的迷人之处在于能够同时在费米能级附近拥有狄拉克费米子和重费米子，这是前所未有的。更重要的是，我们发现在一种新型二维材料——P2C3中发现了双Kagome能带。P2C3拥有良好的稳定性及奇特的电子性质。平带的空穴掺杂使P2C3具有较强的磁性，且使得狄拉克能带发生自旋极化；由狄拉克能带和平带引起的边缘态证明 P2C3拥有极好的输运性质。此外，我们经过一系列的计算研究后提供了一种理论上可行有效的合成P2C3的实验措施：可在衬底上生长P2C3，如Ag（111）面。第四章我们提出当满足两个条件时可以实现极性半金属平带系统。根据这些条件，我们提出了两个新的由五元环分子组成的共价键有机框架材料（COF）。在没有电子和空穴掺杂的情况下，两种结构都存在自旋极化的平带，而且它们都是极性半金属材料。由于对称性的限制，COF 中的五元环分子并不能形成完美的晶格，而是扭曲的Kagome晶格。在这里，基于扭曲的Kagome晶格的紧束缚模型揭示了平带的起源。第五章是对本论文的工作进行总结及对将来的工作进行展望。收起

关键词 : 电子性质二维材料 Kagome晶格 Kagome能带

10. 新型磷砷异构体的第一性原理预测及物性研究

[学位论文] 谭娜湘潭大学 2017年硕士导师: 钟建新共40页

摘要 : 2014年，研究者从三维的层状黑磷中成功地剥离出一种新型的二维材料-黑磷烯。黑磷烯因其独特的带隙特征和高载流子迁移率，引起了研究者们极大的兴趣。众多研究表明，黑磷烯的电子性质可以通过多种途径进行有效的调控，例如几何裁剪成纳米条带、表面化... 展开 2014年，研究者从三维的层状黑磷中成功地剥离出一种新型的二维材料-黑磷烯。黑磷烯因其独特的带隙特征和高载流子迁移率，引起了研究者们极大的兴趣。众多研究表明，黑磷烯的电子性质可以通过多种途径进行有效的调控，例如几何裁剪成纳米条带、表面化学修饰、形成双层的异质结等。事实上，元素注入或者合金化也是调控纳米材料电子性质的重要手段之一,它可以使纳米电子器件具有更丰富的电子性质。最近，在实验上运用合金化的方法，制备出了性质可调的层状磷砷合金，并且成功地剥离出相应的少数层二维材料。然而，由于对这种二维 PxAs1-x合金的具体晶体结构不清楚，在实验工作中并未提及其电子性质。因此，从理论上确定这种二维 PxAs1-x合金的晶体结构将是一项非常有意义的研究工作。目前，大多数关于二维P0.5As0.5合金的理论工作都以磷烯结构的α-相和β-相作为默认的晶体结构，来研究其它的物理性质。在本论文中，我们系统地对二维P0.5As0.5合金的晶体结构进行了预测，并系统地探讨了这些潜在合金的结构特征、稳定性和基本电子性质。我们的主要工作如下：（1）基于石墨烯的六角蜂窝状结构，我们从原子起伏和元素分布的角度，提出了25种可能的二维 P0.5As0.5合金晶体结构，并运用基于密度泛函理论的第一性原理方法，系统地研究了它们的晶体结构、稳定性和基本的电子性质。我们发现，从原子起伏的角度看，α-相和β-相是最有可能存在的两种构型；从元素分布的情况来看，我们所预测的结构IV比前人提出的结构III略为稳定。同时，我们的结果表明原子起伏和元素分布确实是调节二维P0.5As0.5合金电子性质的有效途径。（2）其次，我们考虑了两种范德瓦耳斯修正对二维P0.5As0.5合金晶体结构和电子性质的影响。在结构和稳定性方面，无论考虑范得瓦尔斯修正与否，其计算结果基本一致。但是，对于电子性质来说，采用不同的修正方法计算厚度较厚的?-相和?-相时，结果有着明显差异，而其它三个较薄的相却没有明显区别。目前，没有证据表明在计算二维P0.5As0.5合金时哪种方法是合理的。希望我们的研究结果能够引起理论工作者的注意，同时也期待实验上能够给出更精确的结果，帮助我们理解范德瓦耳斯力对这种单层材料的影响。收起

关键词 : 磷砷合金电子性质第一性原理