摘要随着纳米技术的发展，半导体器件的尺寸越来越小，逐步逼近其理论极限，二维材料的出现为电子器件的进一步小型化带来了新的思路，如何将二维材料的能带调节到一个合适的带隙成为当前研究的热点之一。六方氮化硼(h-BN)与石墨烯有着相似的结构，近年来受到广泛的关注与研究。我们采用第一性原理计算，通过金属原子Li的掺杂，对5种双层h-BN结构进行了电子结构的调控。计算结果表明，这种方式能够将双层h-BN由原来的4。00 eV以上的带隙调节为1。00 eV左右。同时，我们研究了改变Li掺杂浓度对这一结果的影响，计算结果表明，Li掺杂浓度减小一半后，其带隙值都大于3。40 eV。这些结果说明Li掺杂能很好的调控h-BN的带隙，能为半导体逻辑器件的设计提供参考。84692

毕业论文关键词  双层h-BN   第一性原理计算   Li掺杂   带隙调控

毕业设计说明书外文摘要

Title   A theoretical study on the physical property of hexagonal   Boron Nitride(h-BN) tuned by alkali-metal doping       

Abstract With the development of nanotechnology, semiconducting devices are scaled down in their sizes toward their theoretical bottleneck, and two-dimensional (2D) materials provide new way for further miniaturization of electronic devices。 One of the hot topics in the study of 2D materials is how to tune their energy gaps to appropriate values for practical applications。 Hexagonal Boron Nitride (h-BN) with the graphene-like structure has been one of the highlighted materials。 In this thesis, we study the effect of Li-doping on the electronic properties of five bilayered h-BN isomers by first-principles calculation。 The results show that the band gap of h-BN can be reduced from more than 4。00 eV down to around 1。00 eV。 In addition, by decreasing the concentration of Li atoms，the band gap would become larger than 3。40 eV。 These results indicate that the band gap of h-BN can be effectively tuned by Li-doping，which may be helpful for the design of semiconductors。

Keywords  bilayer h-BN   first-principles calculation   atom Li doping   tune bandgap 

目   次

1  引言 1

2  h-BN的简介 2

2。1  晶体h-BN的分类与h-BN  2

2。2  双层h-BN的结构和能带  2

2。3  h-BN带隙的调控  4

3  理论模拟计算中的理论知识 6

4  碱金属Li掺杂对双层h-BN能带的调控 9

4。1  理论模拟计算的工具与参数 9

4。2  重现双层h-BN的能带计算 9

4。3  碱金属Li掺杂双层h-BN理论计算 10

4。4  掺杂碱金属Li浓度的影响 15

结论  19

致谢  20

参考文献 21

1  引言

自从石墨烯被用机械剥离法制备出以后，石墨烯在众多领域中掀起了一波又一波的研究热潮，进一步也带来了二维材料的研究热潮。二维材料，是指由单层或几层网状分子层组成的材料，其中一轴方向（C轴）的尺寸为纳米量级，另外两轴（a轴，b轴）的尺寸大得多，可以扩展为宏观尺寸。由此表现出很多不同于三维材料的性质。在人们对二维材料的研究中，其中一个想法就是将其应用在电子工业上。论文网

现今半导体工业越来越接近其理论极限，要进一步缩小电子产品（如手机、电脑）的尺寸变得越来越难。石墨烯、六方氮化硼（h-BN）等二维材料的诞生，为我们带来了新希望。这些二维材料在很多方面拥有非常优异的性能，同时由于它比传统材料少一个维度。所以我们希望借助二维材料来进一步压缩电子产品的体积，因为二维材料有望将产品做成平面、并且能够卷曲折叠携带。然而现在人们还没有找到可以替代硅的二维材料，现有的二维材料要想做成半导体逻辑元件都有一定的困难。