掺杂效应对黑磷纳米薄膜电子性质调控(2)
在一般情况下，二文纳米带的电子性质和与之相对应的一文纳米带是不同的。比如，石墨片在倒易空间中的费米能级上有一个具有线性色散关系的能带结构（EF），形成所谓的半金属结构。[5,6]石墨烯纳米带可以是金属或半导体，取决于晶体的方向和色带的宽度。[7]另一个很好的研究二文材料是二硫化钼（MoS2）单层膜，这是一个具有1.9eV直接带隙的半导体。[8]MoS2纳米带也可以是金属或半导体，这取决于带边缘的晶体方向。
最近由于尺寸和尺寸的减少所引起的各种有趣的电子性质以及由此产生的量子效应，二文材料又引起大家极大的兴趣。[9]到目前为止，一些二文晶体，如石墨烯，优尔方氮化硼（h-BN），和过渡金属硫化物（TMD），已经被广泛地研究。[10,14]此外，它们的一文（1D）的形式，如纳米带，也无论是从基本面上了解他们的内在特性，还是从实用的角度来探讨其在电子，自旋电子和光子器件应用，都引起相当大的兴趣。
1.1 黑磷简介
最近，基于微米级半导体黑磷片的场效应晶体管已经被制备出来。[15]黑磷是一种黑色晶体，具有一定金属光泽，化学元素符号为P。它是磷的一种同素异形体，由单层的磷原子堆叠而成，是禁带宽度为0.33eV的p型半导体材料。[16]其可由白磷转化，需要很高压强以及较高温度的条件。一般具有四种类型的黑磷：斜方形、立方形、无定形和菱形。黑磷具有类似石墨的片状结构（波形层状结构），层之间的键合比层内的键合弱，与石墨相类似，具有导电性。另外，这种二文晶体的新成员，在几层或单层形式（单层形式通常称为phosphorene、磷烯），具有诱人的特性，如具有介于石墨和MoS2之间适中的带隙，使得这种材料在从红外光电到量子运输等各种各样的应用中具有特别潜在的应用。虽然对单层和多层磷片的电子能带结构进行了研究，例如，层数的影响，[17]堆叠顺序[18]和应力[19]等，但是磷纳米带的电子能带结构仍然没有得到很好的记录。相比其它二文材料，它的纳米带能带结构通常更复杂，可以提供不同而且常常很有趣的性能和应用。因此系统研究来自磷纳米带的电子性质既具有根本意义又有技术上的重要性。此外，边缘的化学修饰，如氢化或氟化，往往可以带来新的电子性质和二文纳米带边缘的稳定性。[20]最近的工作表明边缘氢化可以有效地调整的铋纳米带的拓扑边缘态。一个有趣的问题就是这种边缘的化学修饰是如何影响磷带的电子性质和稳定性的。