應力對h-BN的電子和光學性質(zhì)的調(diào)制效應.pdf

1、六角氮化硼是一種層狀的寬帶隙半導體材料,由于其類似于石墨的結(jié)構(gòu)特征和在光電器件方面的潛在應用,已經(jīng)受到大家廣泛關(guān)注。隨著實驗上六角氮化硼單晶的成功制備,使其器件化成為可能。雖然到目前為止,實驗上可以通過多種方法制備出高純度的六角氮化硼單晶,但是對于六角氮化硼的多種物理本質(zhì)問題還存在爭議,如堆垛次序,帶隙類型及帶隙值等。器件小型化已經(jīng)成為一種趨勢,單層和多層的六角氮化硼片在實驗上的成功制備,使其在納米器件上的應用成為可能。因為六角氮化硼是

2、一種柔軟的層狀材料,所以器件化六角氮化硼的結(jié)構(gòu)、電子和光學性質(zhì)很容易受到外應力的影響而發(fā)生變化。本文基于第一性原理方法系統(tǒng)研究了外應力對六角氮化硼的電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)的影響,并且基于第一性原理和非平衡格林函數(shù)方法對基于雙層六角氮化硼片的隧穿磁阻結(jié)在外應力下的隧穿磁阻效應進行了理論研究,并且取得了如下主要的成果:
　　系統(tǒng)研究了流體靜壓力對六角氮化硼五種相對穩(wěn)定堆垛(AA,AB,AD,AE和AF)的電子性質(zhì)和光學性質(zhì)的影響。通過態(tài)密

3、度、能帶結(jié)構(gòu)、差分電荷密度及介電常數(shù)虛部等手段分析了流體靜壓力對六角氮化硼電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)影響的原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著流體靜壓力的增大,六角氮化硼五種堆垛的帶隙不同程度地減小,并且當流體靜壓力增大到9.19GPa時,AA堆垛從間接帶隙轉(zhuǎn)換為直接帶隙。六角氮化硼五種堆垛的帶邊吸收限除AB以外隨著流體靜壓力的增大都發(fā)生紅移。
　　在上述工作的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)分析了單軸應力對六角氮化硼的電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)的影響。通過能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度分析了六角

4、氮化硼五種堆垛帶隙及帶隙類型在單軸應力下的演化規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)五種堆垛的帶隙隨著單軸應力的增大而減小,并且單軸應力可以對AA堆垛的帶隙類型進行調(diào)制,進一步研究發(fā)現(xiàn)單軸應力的增大導致六角氮化硼的電子向?qū)娱g轉(zhuǎn)移。最后通過介電常數(shù)分析發(fā)現(xiàn)隨著單軸應力的增大,AB堆垛的帶邊吸收限先發(fā)生紅移,再發(fā)生藍移,而其他堆垛都發(fā)生紅移。
　　由于雙層六角氮化硼片在隧穿磁阻結(jié)方面的潛在應用,研究了單軸應力對基于雙層六角氮化硼片的隧穿磁阻結(jié)的隧穿磁阻效應的