掺sb的Ge烯研究ppt讲述.ppt

* 掺Sb锗烯的电子结构研究 答辩人：詹朋璇 导 师：刘诺 2015年6月15日 目录 contents 01 锗烯的发展和现状 02 本征锗烯电子特性 03 掺Sb锗烯电子特性 04 结论 1994：计算出二维锗结构 2014：制备出二维蜂窝结构锗烯 锗烯发展与现状 1 与石墨烯具有类似的结构。 在科研与技术革新方面具有重要的意义。 本征锗烯电子特性 2 本征锗烯能带 能带占据所有能级，即Eg=0。 锗烯呈现出金属性 本征能级 本征锗烯电子特性 2 本征锗烯态密度 不考虑深能级，选取-6eV~6eV部分。 电子态密度来源于4s，4p轨道（4p4s）。 本征态密度 本征锗烯电子特性 2 本征锗烯差分电荷密度 彩虹条表征电荷密度 本征锗原子间不存在电荷偏向。 差分电荷 本征锗烯布居分布 布局分析 本征锗烯电子特性 2 二维结构 层间距大→消除层间影响 本征锗烯布居分布 原子 s轨道 p轨道 带电子数 带电量（e） Ge 1.48 2.52 4.00 0 键 键长（?） 布居常数 Ge1 -- Ge2 2.34436 2.11 与电荷密度图相互表征。 本征锗原子不得失电子，不显电性。 本征键显示共价键特性。 d,f轨道无电子，不列出。 布局分析 本征锗烯电子特性 2 掺Sb锗烯能带 掺Sb锗烯电子特性 3 本征锗希能级图 Ge1Sb1能级图 50%掺杂未能打开带隙。 相应能带都有不同程度下降。 能级对比 掺Sb锗烯能带 掺Sb锗烯电子特性 3 能带对比 Ge7Sb1 Ge11Sb1 Ge17Sb1 从上述几幅能带图中，可以看出，对于掺杂(Sb)锗烯来说，掺杂浓度不同，能带也不尽相同。但总体来说，一直有能级与本征费米能级相交，而且观察发现没有带隙，故双原子掺杂(As)锗烯依旧呈现金属性。 掺Sb锗烯态密度 掺Sb锗烯电子特性 3 态密度 Ge1Sb1 Ge7Sb1 Ge17Sb1 Ge11Sb1 在-6eV～6eV这个能量空间之中，4s轨道与4p轨道的电子态密度始终存在，电子态密度主要来源于4s、4p轨道，其中4p轨道占主导； Sb原子与Ge原子对总态密度都有贡献，其中Sb原子贡献略大于Ge原子; 整个能量空间中总态密度没有为0的地方，故没有带隙，具有金属性。 掺Sb锗烯差分电荷密度 掺Sb锗烯电子特性 3 差分电荷密度· Ge1Sb1 Ge7Sb1 Ge11Sb1 Ge17Sb1 Sb原子与Ge原子之间存在电荷堆积（共用电子），同时存在电荷偏移（得失电子）。即该键存在离子键和共价键两种性质的键。 不同浓度中，浓度越高，电荷偏移越多，得失电子越多。 掺Sb锗烯布居分布 掺Sb锗烯电子特性 3 二维结构 上述是掺杂后锗烯侧视图，锗烯仍保持了二维平面结构 掺Sb锗烯布局对比 掺Sb锗烯电子特性 3 键对比 掺杂种类 键 键长/? 本征 Ge1 -- Ge2 2.34436 Ge1Sb1 Ge -- Sb 2.73641 Ge7Sb1 Ge1--Sb 2.56157 Ge11Sb1 Ge 7 -- Sb 2.54968 布居常数 2.11 1.51 0.60 0.59 Ge 5 -- Sb 0.65 2.57279 Ge5 -- Sb 0.63 2.58008 Ge 1 -- Sb 0.55 2.52795 Ge17Sb1 稳定性变差 布居常数（指示键作用力大小）随浓度减小而减小； 键长随浓度减小而减小。 掺Sb锗烯布居对比 掺Sb锗烯电子特性 3 得失电子 掺杂类型 掺杂浓度 掺杂原子得失电子数 Ge1Sb1 50% 0.14 Ge7Sb1 12.5% 0.33 Ge11Sb1 8.3% 0.36 Ge17Sb1 5.6% 0.38 掺杂原子得电子，带负电。 随着浓度减小，得失电子数越多。 结论 4 conclusion 3.锑（Sb）原子与锗原子形成的键布居数均为正，故形成了共价键，但共价键强弱不同。 1.锗烯在掺杂前后都是二维平面结构，带隙都为0。即Eg=0,呈金属性。 2.掺杂元素(Sb)为受主杂质，带负电。得失电子数目随浓度升高而降低。 *