掺Sb锗烯的电子结构范例.doc

摘要 锗烯作为一种新发现的材料，因与石墨烯具有类似的结构，故而被称为石墨烯的表亲。其在科研与技术革新方面具有重要的意义。本文基于第一性原理计算软件CASTEP研究了本征锗烯与锗烯掺杂锑（Sb）元素，对其电子特性进行了分析。 本文构建了锗烯和掺杂锑元素锗烯材料的模型。优化计算了其能带结构、态密度、差分电荷分布、布居分布。通过分析，发现锗烯仍呈现金属的性质，且与石墨烯的一样，呈现二维平面结构。掺杂后的锗烯仍为导体。 关键词：锗烯、锑掺杂、第一性原理、电子结构、态密度、布居。 Abstract Germylene，as a newly discovered material, is called the cousin of graphene because graphene has a similar structure . It has great significance in scientific research and technological innovation. This paper mainly studies the intrinsic germylene and germylenoid doping antimony (Sb) with the first principle calculation software CASTEP, and analyses their electronic properties. This paper builds the model of the intrinsic germylene and germylenoid doping antimony (Sb). Optimizes and calculates the energy band structure, density of states, the differential charge distribution, population. The calculated results indicate that germylenoid still showing the properties of the metal, and like graphene, presenting two-dimensional structure. Germylene after doping are still conductor. Keywords:Germylene, antimony doping, first-principles ,electronic structure, states of density, population. 目 录 第一章 引言 1 1.1 计算方法 1 1.2 锗烯材料的研究现状 2 1.3 本文工作 2 第二章 第一性原理计算方法 4 2.1 第一性原理概述 4 2.2 密度泛函理论 4 2.3 赝势理论 5 2.4 计算软件介绍 6 第三章 本征锗烯结构的电子特性 9 3.1 锗和锗烯 9 3.2 本征锗烯体结构的电子特性 10 3.3 小结 17 第四章 掺锑（Sb）锗烯结构的电子特性 18 4.1 1/2掺杂锗烯的电子特性 18 4.2 1/8掺杂锗烯的电子特性 22 4.3 1/12掺杂锗烯的电子特性 27 4.4 1/18掺杂锗烯的电子特性 33 4.5 小结 41 第五章 结束语 42 参考文献 43 致 谢 44 外文翻译 45 外文资料原文 45 外文资料译文 61 第一章 引言 1.1 计算方法 近年来，科学技术不断高速发展，科学研究的体系也越来越复杂，传统的推导解析方法已经不能跟上科学发展的需要。随着计算机科学与电子工业的发展，计算机运算的能力不断提高，计算机与材料学相结合，从而产生了计算机材料学[1]。使用计算机来研究材料的性能已经成为一种重要的手段。计算机材料学的主要手段是利用计算机对材料进行相应的建模并进行数学计算。这使得对材料的研究不是停留在实验与定性的讨论上，而是使特定的材料实验上升到更为一般的、定量的理论上来。计算机建模是指对现实世界的某一特定目标进行相应的简化，然后通过数学方法在理论上建立一个相应的模型。材料的模型一般包含了两部分。一部分是材料的状态方程，用于描述材料的静态性质。另一部分是演化方程，用于描述材料的动态性质。完成模型后，通过特定的算法对建立的模型进行数值计算