【摘 要】
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随着对超薄二维（2D）单层材料的日益关注,原子级范德瓦尔斯（vd W）异质结构已被证明是克服单个组成限制和提高二维材料性能最成功的策略之一,这些异质结构不仅可以保留各单层固有的特性,而且还可以产生多样显著的新颖物理性质。作为金属/半导体结中最重要的参数肖特基势垒高度（SBH）对高性能器件具有决定性的影响,然而,由于两者界面间的强结合,多数情况下很难形成较低甚至为零的肖特基势垒。基于此,本文运用密度
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随着对超薄二维（2D）单层材料的日益关注,原子级范德瓦尔斯（vd W）异质结构已被证明是克服单个组成限制和提高二维材料性能最成功的策略之一,这些异质结构不仅可以保留各单层固有的特性,而且还可以产生多样显著的新颖物理性质。作为金属/半导体结中最重要的参数肖特基势垒高度（SBH）对高性能器件具有决定性的影响,然而,由于两者界面间的强结合,多数情况下很难形成较低甚至为零的肖特基势垒。基于此,本文运用密度泛函理论框架下第一性原理模拟方法,系统的研究了石墨烯基和MXene基异质结构的稳定性,电子特性和界面肖特基接触特性,并考查了外加电场和应变等因素对异质结各项性能的影响规律,有望为二维材料异质结微纳器件的制备和设计提供理论依据。（1）通过考查石墨烯/In P异质结构的性能发现,平衡状态的层间距离为3.65?,每个碳原子的结合能为-0.148 e V,表明是典型的vd W异质结构。能带结构表明,在狄拉克点打开约67 me V微小的带隙且狄拉克锥保存完好,有利于石墨烯基微纳电子器件候选材料中的潜在应用,同时,内建电场的形成促进了光生电子和空穴的有效分离。此外,在平衡态下,该异质结分别形成了具有0.04 e V和2.03e V的p型和n型SBH。通过调节层间距离,当其小于3.6?,异质结可以实现从p型肖特基接触到p型欧姆接触的转变;施加负的外电场时,异质结表现出p型欧姆接触,当外加正电场增加到+0.55 V/?时,可以发现界面接触从p型肖特基接触到n型肖特基接触的转变。（2）探究了层间耦合和平面应变调控石墨烯/Ga P异质结的电子特性和SBH。异质结的平衡层间距离和最低结合能分别为3.40?和-39.35 me V,意味着石墨烯与Ga P层之间是通过弱的层间耦合相互作用的,由于层间vd W力的存在,使得石墨烯和Ga P各自的电子特征得以完好的保留,狄拉克点处打开20 me V的微小带隙,形成0.10 e V势垒高度的p型肖特基接触。此外,通过改变层间距离到临界值3.20?或施加的双轴应变增加到+2%,异质结表现出从p型肖特基接触到p型欧姆接触的过渡。（3）研究了表面官能团对Nb2NT2 MXene的几何结构和电子特性的影响。内聚能计算表明,官能团T（O、F和OH）更倾向于吸附在N原子的顶部,不同终端Nb2NT2单层材料的电子特性与清洁Nb2N相似,均表现为金属性行为。此外,构建Nb2NT2/Mo Te2异质结构,优化结果表明构型Ⅲ具有最低的结合能,结构最稳定;结合能和层间距离结果表明,Nb2NT2在Mo Te2单层上是物理吸附,各自的电子特性完好的保存;Nb2NO2/Mo Te2异质结表现出0.053 e V势垒高度的n型欧姆接触,而Nb2NF2/Mo Te2和Nb2N（OH）2/Mo Te2异质结中分别形成0.219 e V势垒高度的p型和0.246 e V势垒高度的n型肖特基接触,层间距离从2.4?增加到4.8?时,两者异质结仍表现为p型和n型肖特基接触。
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