Modulation of Schottky barrier in XSi2N4/graphene (X=Mo and W) heterojunctions by biaxial strain

Reducing the Schottky barrier height (SBH) and even achieving the transition from Schottky contacts to Ohmic contacts are key challenges of achieving high energy efficiency and high-performance power devices. In this paper, the modulation effects of biaxial strain on the electronic properties and Schottky barrier of MoSi₂N₄ (MSN)/graphene and WSi₂N₄ (WSN)/graphene heterojunctions are examined by using first principles calculations. After the construction of heterojunctions, the electronic structures of MSN, WSN, and graphene are well preserved. Herein, we show that by applying suitable external strain to a heterojunction stacked by MSN or WSN — an emerging two-dimensional (2D) semiconductor family with excellent mechanical properties — and graphene, the heterojunction can be transformed from Schottky p-type contacts into n-type contacts, even highly efficient Ohmic contacts, making it of critical importance to unleash the tremendous potentials of graphene-based van der Waals (vdW) heterojunctions. Not only are these findings invaluable for designing high-performance graphene-based electronic devices, but also they provide an effective route to realizing dynamic switching either between n-type and p-type Schottky contacts, or between Schottky contacts and Ohmic contacts.     

压强对液态InGaAs快速凝固过程中微观结构变化的影响

采用分子动力学方法模拟不同压强下液态InGaAs的快速凝固过程,并采用径向分布函数、键角分布函数、配位数统计以及可视化等方法,从微观结构的不同层面分析了压强对凝固过程微观结构的影响机制.结果表明:对于InGaAs体系,压强对最近邻和次近邻的原子排布都有影响,但对次近邻原子排列的影响更为明显,通过次近邻原子键角的调整,使得原子排列更加紧密,体系的短程有序度增强.在原子的配位数结构上,随着压强的增加,部分三配位向四配位发生转变,从而使整个体系达到致密的结构.     

过渡金属掺杂的g-GaN吸附Cl2和CO气体分子的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了类石墨烯氮化镓(g-GaN)和掺杂过渡金属原子(TM)的g-GaN对Cl₂和CO气体分子的吸附行为。结果表明,Cl₂和CO在本征g-GaN上的吸附均为物理吸附,2个体系的吸附能均为正值,表明体系不稳定。相反,Cl₂和CO在Fe和Co掺杂的g-GaN上吸附时的吸附能为负值,且吸附能较小,表明吸附体系稳定。通过分析态密度、电荷密度差和能带结构等性质,可以得出结论：过渡金属原子的引入能有效增强气体分子与g-GaN之间的相互作用。     

吲哚啉螺萘并噁嗪在异丙醇中的酸致变色研究

在异丙醇溶剂中,1,3,3-三甲基螺[吲哚啉-2,3＇-[2H]萘并[2,1-b][1,4](口恶)嗪](SP1)和1,3,3-三甲基-9’-甲氧基螺[吲哚啉-2,3＇-[2H]萘并[2,1-b][1,4](口恶)嗪](SP2)与盐酸在室温下可以形成复合物,复合物的最大吸收分别为440nm和463nm.酸性介质中,螺(口恶)嗪的开环体以两性离子形式与酸相互作用形成了近似于以离子键相结合的复合物(PMC·HCI),其吸收光谱与中性溶液中螺(口恶)嗪环体相比显著蓝移,稳定性增加. 测定了开环体酸致变色产物的消色动力学.在20℃时,有色体的寿命分别为180s和200s.     

快凝Ni70Ag30纳米颗粒中C15单元的识别

模拟计算已经成为材料科学的重要手段,从模拟计算输出的原子坐标得到体系的结构特征是研究材料结构与性能相关性的前提.对于晶胞只含2—6个原子的简单(BCC,HCP和FCC)晶体,数值分析方法只需要确定每个原子的局域特征,拓扑结构相同的原子相互连接即构成晶体区域.但要确定含有几十上百个原子的晶胞,数值方法的计算量极大.数值分析与可视化相结合是解决此类问题的方法之一.本文采用分子动力学方法快凝得到Ni₇₀Ag₃₀纳米颗粒,发现纳米颗粒含有FCC晶体和大量结构复杂的拓扑密堆(TCP)结构.利用基于最大标准团簇的分析软件提供的多种可视分析功能,结合晶体学相关知识,采用拓扑构型分析思路,确定了纳米颗粒中的TCP原子构成C15相.本文使用的分析思路为将来开发复杂晶体结构数值识别软件提供了算法逻辑.     

团簇连接对Cu10Ag90快速凝固中晶体结构的影响

快速凝固得到的晶体通常都会形成多种孪晶结构,但其成因一直是一个谜。本文采用分子动力学模拟Cu10Ag90合金在0、20和40 GPa压强下的快速凝固过程,分别形成了五重孪晶、层片状孪晶和复杂晶体,通过最大标准团簇方法(LaSCA)分析了短程有序结构的演变和晶体团簇之间的连接形式。结果发现,结晶转变温度Tc随着压强的增大而升高,平均原子势能也随之增加。非晶共有近邻子团簇(CNS)会在温度降至Tc时转变为晶体CNS,同时晶体团簇数量急剧增加,结构有序度提升。此外,通过分析晶体团簇之间的连接方式发现,五重孪晶中心团簇截边十面体(tDh)只能与具有相同S422的HCP相连形成五重孪晶轴;FCC与HCP有相同的S421,但只能以彼此的顶层或者底层原子作为彼此的中心原子连接形成层片状结构;BCC与FCC、HCP虽然没有共同的CNS,但是可以通过D-S6结构及其变形体连接,其连接方式的多样性是形成复杂晶体的主要原因。这些结果为研究晶体结构不同排列方式提供了新的理解。     

吲哚啉萘并螺噁嗪衍生物的合成及激光光解研究

本文合成了1,3,3,2′-四甲基-9′-甲氧基螺[吲哚啉-2,3′-[3H]萘并[2,1-6][1,4](口恶)嗪](Ⅰ),并用纳秒时间分辨吸收光谱技术研究了其光致变色过程。Ⅰ的溶液受248nm激光脉冲激发后产生一个有色体,它具有两个吸收峰:在环己烷中为470nm和640nm,在乙腈中为460nm和670nm。该有色体按一级动力学规律衰变,其寿命在环己烷和乙腈中分别为0.5μs和1.3μs,因而被认为是分子内的电荷分离中间体。但未观察到部花青的吸收。从分子结构和势能面的角度解释了这种现象。     

冷速对Cu10Ag90合金凝固结构的影响

通过分子动力学对液态Cu10Ag90合金在四种冷速条件下进行快速凝固模拟。结果显示,1 × 1010和1 × 1011 K/s下系统的平均原子能量分别在750 K和650 K发生突变,冷速越低最终平均原子能量越低;1 × 1012和1 × 1013 K/s的双体分布函数第二峰出现分裂,表明结构处于非晶态。从1 × 1011K/s开始出现尖锐小峰,表明此冷速开始出现晶化现象,1 × 1010 K/s下分裂的峰更加尖锐明显,说明体系形成结晶度较高的晶体结构;1 × 1010 和1 × 1011 K/s下系统凝固后晶体结构含量由高到低分别为fcc, hcp, bcc。冷速越低晶体结构数目越多,系统的有序度更高,结构熵越低。     

外电场和双轴应变对MoSH/WSi2N4肖特基结势垒的调控

鉴于实验上最新合成的二维半导体材料WSi₂N₄(WSN)和二维金属材料MoSH(MSH),构建了金属-半导体MSH/WSN肖特基结.在实际的金属-半导体接触应用中,肖特基势垒的存在严重降低了器件的性能.因此,获得较小的肖特基势垒甚至是欧姆接触至关重要.本文使用第一性原理计算研究了在外电场和双轴应变作用下MSH/WSN肖特基结势垒的变化.计算结果表明,外电场和双轴应变均可以有效地调控MSH/WSN肖特基结势垒.正向外电场能实现MSH/WSN肖特基结p型与n型肖特基接触之间的动态转化,而负向外电场可实现MSH/WSN肖特基结向欧姆接触的转化.此外,较大的双轴应变可实现MSH/WSN肖特基结p型与n型肖特基接触的相互转化.此项工作为基于WSN半导体的肖特基功能器件及场效应晶体管提供理论指导.     

Au20Si80 合金类Si结构的模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究液态富硅Au20Si80 合金的快速凝固过程.在此基础上,使用双体分布函数、配位数、最大标准团簇、能量和三维可视化等方法研究Au-Si合金在凝固过程中的微观结构规律.结果指出,体系中形成种类繁多的非常规非晶结构,以类Si结构为主.类Si结构具有如下特点:中心原子几乎都为Si;以Si原子为中心的类Si-A、类Si-B、类Si-C、类Si-D配位数为5,其外围原子元素组成类型主要为4个Si和1个Au;以Si原子为中心的类Si-E配位数为4,其外围原子元素组成类型主要为4个Si;五种类Si结构的稳定性程度由高到低顺序依次为类Si-E、类Si-B、类Si-C、类Si-A、类Si-D.这为研究过渡金属与半导体组合的非晶结构提供新的分析思路和方法