【摘 要】
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在二维纳米材料中,锡烯由于其优异的性能受到人们的关注,例如热电性、拓扑超导性、巨磁电阻以及在室温下的量子反常霍尔效应。然而,锡烯的零带隙的特点极大程度地限制了其在场效应晶体管和其他纳米电子器件方面的应用。因此寻找一种打开锡烯相当大的带隙并同时保持其载流子迁移率的方法对锡烯在场效应晶体管和其他纳米电子器件中的应用是非常重要的。本文采用基于密度泛函理论并考虑范德华力修正的第一性原理计算,研究了外电场作
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在二维纳米材料中,锡烯由于其优异的性能受到人们的关注,例如热电性、拓扑超导性、巨磁电阻以及在室温下的量子反常霍尔效应。然而,锡烯的零带隙的特点极大程度地限制了其在场效应晶体管和其他纳米电子器件方面的应用。因此寻找一种打开锡烯相当大的带隙并同时保持其载流子迁移率的方法对锡烯在场效应晶体管和其他纳米电子器件中的应用是非常重要的。本文采用基于密度泛函理论并考虑范德华力修正的第一性原理计算,研究了外电场作用下有机分子苯（C6H6）、六氟苯（C6F6）和对二氟苯（C6H4F2）吸附对锡烯的电学性质的影响机制。结果表明:有机分子吸附破坏了锡烯两个亚晶格的对称性,促使有机分子/锡烯体系内部发生了电荷转移,从而引发内电场,诱导锡烯在K点打开了一定的直接带隙,但有机分子吸附基本没有破坏锡烯狄拉克锥结构,其中最稳定结构B–2构型的C6H6/锡烯、T–4构型的C6F6/锡烯和B–2构型的C6H4F2/锡烯体系分别打开了39.5 me V,18.9 me V和14.5me V的直接带隙。在外电场作用下,有机分子吸附的锡烯体系直接带隙可实现大范围的线性调谐（B–2构型的C6H6/锡烯体系的带隙为31.6～420.1 me V,T–4构型的C6F6/锡烯体系的带隙为14.8～587.2 me V和B–2构型的C6H4F2/锡烯体系的带隙为14.5～490.2 me V）,并且有机分子吸附的锡烯体系直接带隙只与电场强度大小有关,几乎不受电场强度方向的影响。此外,有机分子吸附的锡烯体系在外电场作用下基本保持了锡烯狄拉克锥能带结构特性。在外电场作用下,有机分子吸附可以保持锡烯体系较高的载流子迁移率。当有机分子/锡烯体系的直接带隙值达到最大值时,B–2构型的C6H6/锡烯体系,T–4构型的C6F6/锡烯体系和B–2构型的C6H4F2/锡烯体系在外电场下电子（空穴）迁移率μe（μh）分别保留了理想锡烯在没有电场时电子（空穴）迁移率μe0(μh0)的25%（38%）、33%（30%）和25%（32%）。这些研究结果表明,在外电场作用下表面有机分子吸附可以大范围的线性调节锡烯的直接带隙,并保持锡烯体系较高的载流子迁移率,这为锡烯在场效应管和其它纳米电子学器件中提供重要的理论依据。
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