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采用第一性原理方法研究了二硫化钨/石墨烯异质结的界面结合作用以及电子性质,结果表明在二硫化钨/石墨烯异质结中,其界面相互作用是微弱的范德瓦耳斯力.能带计算结果显示异质结中二硫化钨和石墨烯各自的电子性质得到了保留,同时,由于石墨烯的结合作用,二硫化钨呈现出n型半导体.通过改变界面的层间距可以调控二硫化钼/石墨烯异质结的肖特基势垒类型,层间距增大,肖特基将从p型转变为n型接触.三维电荷密度差分图表明,负电荷聚集在二硫化钨附近,正电荷聚集在石墨烯附近,从而在界面处形成内建电场.肖特基势垒变化与界面电荷流动密切相关,平面平均电荷密度差分图显示,随着层间距逐渐增大,界面电荷转移越来越弱,且空间电荷聚集区位置向石墨烯层方向靠近,导致费米能级向上平移,证实了肖特基势垒随着层间距的增加由p型接触向n型转变.本文的研究结果将为二维范德瓦耳斯场效应管的设计与制作提供指导. 相似文献
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采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究了氮、磷掺杂对硼烯/石墨烯异质结的几何结构和电子性质的影响.结果表明,相较完整硼烯/石墨烯异质结的金属特性,氮、磷掺杂的硼烯/石墨烯异质结均表现为半导体特性.室温下的分子动力学模拟进一步论证了相关体系的动力学稳定性.研究结果能够为硼烯/石墨烯异质结在新型二维半导体材料中的应用提供参考价值. 相似文献
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采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了卤族元素掺杂对金属-MoS_2界面性质的影响,包括缺陷形成能、电子能带结构、差分电荷密度以及电荷布居分布.计算结果表明:卤族元素原子倾向于占据单层MoS_2表面的S原子位置;对于单层MoS_2而言,卤族元素的掺杂将在禁带中引入杂质能级以及导致费米能级位置的移动.对于金属-MoS_2界面体系,结合Schottky-Mott模型,证明了卤族元素的掺杂可以有效地调制金属-MoS_2界面间的肖特基势垒高度.发现F和Cl原子的掺杂将会降低体系的肖特基势垒高度.相比之下,Br和I原子的掺杂却增大了体系的肖特基势垒高度.通过差分电荷密度和布居分布的分析,阐明了肖特基势垒高度的被调制是因为电荷转移形成的界面偶极矩的作用导致.研究结果解释了相关实验现象,并给二维材料的器件化应用提供了调节手段. 相似文献
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采用密度泛函理论系统研究了硼烯-石墨烯异质结中缺陷态对体系电子结构特性的影响.发现缺陷态存在于石墨烯一侧时会破坏异质结结构;但缺陷态存在于硼烯一侧时异质结结构仍然会稳定存在,并且体系电子结构随缺陷态密度改变而发生明显变化:从无缺陷态时的金属特性变为多缺陷态时的半导体特性.常温下的分子动力学模拟进一步验证了相关体系的动力学稳定性. 相似文献
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降低金属-半导体界面的肖特基势垒并实现欧姆接触对于研发高性能肖特基场效应管非常重要.鉴于实验上已成功制备GaN及1T-VSe2单层,本文理论构建GaN/1T-VSe2异质结模型,并利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了其稳定性、肖特基势垒特性及其调控效应.计算的形成焓及淬火分子动力学模拟表明构建的异质结是稳定的.研究表明:本征异质结为p型肖特基接触,同时发现施加拉伸或压缩应变,异质结始终保持p型肖特基接触不变,没有出现欧姆接触.而施加外电场则不同,具有明显的调控效应,较高的正向电场能使异质结从肖特基接触转变为欧姆接触,较高的反向电场能导致p型肖特基接触转变为n型肖特基接触.特别是实施化学掺杂,异质结较容易实现由肖特基接触到欧姆接触的转变,例如引入B原子能使GaN/1T-VSe2异质结实现典型的欧姆接触,而C和F原子掺杂,能使GaN/1T-VSe2异质结实现准欧姆接触.这些研究对该异质结的实际应用提供了理论参考,特别是对于研发新型高性能纳米场效应管具有重要意义. 相似文献
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采用密度泛函理论系统研究了石墨烯和χ3硼烯构造共面异质结的可行性、结构和性质.通过对体系能量的计算,找到了稳定的石墨烯-χ3硼烯共面二维异质结体系,并对构造方式、电学和光学性质进行了详细地分析与讨论.研究发现异质结体系界面处以碳六元环和硼五元环头对头相连接.对电荷转移和态密度分析得出石墨烯与硼烯之间形成稳定共价键.该体系具有零带隙和金属性的性质,且可见光波段吸收性能优异,具有潜在应用价值. 相似文献
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由于SiC禁带宽度大,在金属/SiC接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合平均静电势和局域态密度计算方法,研究了石墨烯作为过渡层对不同金属(Ag,Ti,Cu,Pd,Ni,Pt)/SiC接触的SBH的影响.计算结果表明,单层石墨烯可使金属/SiC接触的SBH降低;当石墨烯为2层时,SBH进一步降低且Ni,Ti接触体系的SBH呈现负值,说明接触界面形成了良好的欧姆接触;当石墨烯层数继续增加,SBH不再有明显变化.通过分析接触界面的差分电荷密度以及局域态密度,SBH降低的机理可能主要是石墨烯C原子饱和了SiC表面的悬挂键并降低了金属诱生能隙态对界面的影响,并且接触界面的石墨烯及其与金属相互作用形成的混合相具有较低的功函数.此外,SiC/石墨烯界面形成的电偶极层也可能有助于势垒降低. 相似文献
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由于SiC禁带宽度大,在金属/SiC接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合平均静电势和局域态密度计算方法,研究了石墨烯作为过渡层对不同金属(Ag,Ti,Cu,Pd,Ni,Pt)/SiC接触的SBH的影响.计算结果表明,单层石墨烯可使金属/SiC接触的SBH降低;当石墨烯为2层时,SBH进一步降低且Ni,Ti接触体系的SBH呈现负值,说明接触界面形成了良好的欧姆接触;当石墨烯层数继续增加,SBH不再有明显变化.通过分析接触界面的差分电荷密度以及局域态密度,SBH降低的机理可能主要是石墨烯C原子饱和了SiC表面的悬挂键并降低了金属诱生能隙态对界面的影响,并且接触界面的石墨烯及其与金属相互作用形成的混合相具有较低的功函数.此外,SiC/石墨烯界面形成的电偶极层也可能有助于势垒降低. 相似文献
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《Physics letters. A》2020,384(21):126532
Based on the first principles calculations, we have systematically investigated the electronic structures of Cu2Si/C2N van der Waals (vdW) heterostructures. We discovered that the electronic structures of Cu2Si and C2N monolayers are preserved in Cu2Si/C2N vdW heterostructures. There is a transition from the n-type Schottky contact to Ohmic contact when the interfacial distance decreases from 4.4 to 2.7 Å, which indicates that the Schottky barrier can be tuned effectively by the interfacial distance. Meanwhile, we find that the carrier concentration between the Cu2Si and C2N interfaces in the vdW heterostructures can be tuned. These findings suggest that the Cu2Si/C2N vdW heterostructure is a promising candidate for application in future nanoelectronics and optoelectronics devices. 相似文献
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Woojin Jeon Sang Ho Rha Woongkyu Lee Cheol Hyun An Min Jung Chung Sang Hyun Kim Cheol Jin Cho Seong Keun Kim Cheol Seong Hwang 《固体物理学:研究快报》2015,9(7):410-413
The energy diagram of RuO2/Al‐doped TiO2/RuO2 structures was estimated from the capacitance–voltage and leakage current density–voltage curves. The Al‐doping profile in TiO2 film was varied by changing position of the atomic layer deposition cycle of Al2O3 during the atomic layer deposition of 9 nm‐thick TiO2 film. The interface between the TiO2 film and the RuO2 electrode containing Al‐doping layer showed a higher Schottky barrier by 0.1 eV compared with the opposite interface without the doping layer. The evolution of various leakage current profiles upon increasing the bias with opposite polarity could be well explained by the asymmetric Schottky barrier. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim) 相似文献
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Zn,Cd掺杂AlN电子结构的第一性原理计算 总被引：1，自引：0，他引：1
基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理的平面波超软赝势方法(USPP),对Zn,Cd掺杂AlN的32原子超原胞体系进行了几何结构优化,从理论上给出了掺杂和非掺杂体系的晶体结构参数。计算了掺杂AlN晶体的结合能、电子态密度、差分电荷密度,并对计算结果进行了细致的分析。计算结果表明,Cd、Zn都可以提供很多的空穴态,是良好的p型掺杂剂,但是相对于Cd,Zn原子在AlN晶体中的溶解度更大,并且可以提供更多的空穴,有利于形成更好的p型电导。 相似文献
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以Bi和Cu掺杂为例,通过基于密度泛函理论的电子结构的计算,分析了SrTiO3体系中形成级联能级的可能性.结果表明,Bi掺杂和Cu掺杂都可以在SrTiO3的禁带中引入杂质能带,Bi和Cu的共同掺杂可引入两条杂质能带.通过在两条杂质能带之间级联激发,价带顶的电子可以受激跃迁到导带底.采用无辐射跃迁的简单模型,分析指出电子通过级联激发从价带顶受激跃迁到导带底的概率远远高于直接从价带顶跃迁到导带底的概率.这种级联激发可以有效提高导带中的载流子浓度.关键词：级联能级密度泛函掺杂 相似文献
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We investigate the effect of less 3d electrons on the electronic and magnetic properties of half‐Heusler alloys CoMn1−xNbxSb in a wide concentration range using first‐principles density‐functional calculations within the generalized gradient approximation. Our calculations indicate that for x < 0.5 the doped compounds are half‐metallic ferromagnets with the magnetic moments obeying Slater–Pauli rule quite well, while for the larger x the doped compounds become metallic and incompletely compensated ferrimagnets, and finally for x = 1 the corresponding compound is nonmagnetic metal. The local moment of Mn is insensitive to the x concentration as well as the magnetic interaction, revealing the localized nature of the magnetism due to the large exchange splitting of Mn‐d states. The total conduction electron spin polarization of Co or Nb and Sb atoms is always negative but drop off slowly with increasing x, suggesting that the ferromagnetic coupling is governed by the ferromagnetic RKKY‐type exchange mechanism, while the antiferromagnetic superexchange mechanism becomes important only for x ∼ 1, giving rise to the unstable ferromagnetism for x ∼ 1. The Curie temperature as well as ferromagnetic intensity decrease with increasing x, originating from the fact that the shift of the Fermi level from the top of the valence band to the bottom of the conduction band leads to the increase of the number of states just above the Fermi level and consequently the superexchange mechanism is more efficient. 相似文献
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