新型二维半导体材料磷烯掺杂改性研究

摘要：

采用第一性原理赝势平面波方法,对硼(B)、氮(N)、砷(As)掺杂新型二维半导体材料磷烯的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析.计算结果表明:掺杂后,磷烯的结构参数a1、a2、θ1、θ2发生了明显的变化.B掺杂后,磷烯的带隙变窄,且由直接带隙转变为间接带隙半导体;N和As掺杂后,仍是直接带隙半导体,但带隙数值发生改变.B和N掺杂后,出现了新的态密度峰,这是由B原子的2p态电子和N的2s态电子贡献的.光学性质的计算表明:B和N掺杂后,磷烯的静态介电常数e1(0)明显减小,表现出介电能力减弱、导电能力增强;介电函数的虚部ε2的峰值减弱,是由于P的3p态电子和B的2p态电子、N的2p态电子发生了轨道杂化,削弱了不同能级间的电子跃迁;吸收系数峰值减弱,说明材料的透射性能增强;损失函数峰值向低能方向大幅移动且峰值大大降低,使得磷烯在紫外光范围的能量损失降低.As掺杂后,对光学性质的影响不像B和N掺杂那样变化显著.希望以上的研究结果能为新型二维半导体材料磷烯的开发与应用提供理论指导.

关键词：磷烯、电子结构、光学性质、掺杂、第一性原理

所属期刊栏目：30

分类号：O474;O881.1;O472+.3(半导体物理学)

资助基金：贵州省科学技术厅、安顺市人民政府;安顺学院联合科技基金资助项目;安顺学院校级学科平台项目

在线出版日期：2020-04-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1140-1146