【摘 要】
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二维半导体材料以其优越的性能受到人们广泛的关注和研究。本论文基于密度泛函理论的第一性原理,利用不同比例铬（Cr）原子替位石墨烯结构二维SiC中Si和C原子的材料体系,研究了不同比例Cr替位Si和C原子对二维碳化硅材料体系的电子结构、磁性和光学性质的影响。同时计算和分析了 Cr原子和Al原子以不同方式替位二维SiC中的Si和C原子对材料体系性质的影响。所得的结论如下:1、在Cr替位材料体系中,Cr替
【基金项目】
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陕西省自然科学基础研究计划（2121JM-336）；
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二维半导体材料以其优越的性能受到人们广泛的关注和研究。本论文基于密度泛函理论的第一性原理,利用不同比例铬（Cr）原子替位石墨烯结构二维SiC中Si和C原子的材料体系,研究了不同比例Cr替位Si和C原子对二维碳化硅材料体系的电子结构、磁性和光学性质的影响。同时计算和分析了 Cr原子和Al原子以不同方式替位二维SiC中的Si和C原子对材料体系性质的影响。所得的结论如下:1、在Cr替位材料体系中,Cr替位Si原子的材料体系结构构型规则,Cr替位C原子的材料体系结构构型发生畸变,且随着Cr替位比例的增加畸变加剧;6.25%的Cr、Al共替位体系中,Cr和Al共同替位Si原子的材料体系,以及分别用Cr替位Si原子、Al替位C原子构成的材料体系结构构型相对规则。2、不同比例Cr替位Si原子的材料体系中,随着替位比例的增大,能带结构和电子态密度表现出从半导体到合金半金属之间的特性转变,6.25%Cr替位Si原子的材料体系表现出半导体特性,12.5%、25%和75%Cr替位Si原子的材料体系转变为合金半金属特性;而Cr替位C原子的材料体系中,6.25%和12.5%Cr替位C原子的材料体系表现出半导体特性;6.25%Cr和Al共同替位Si原子的材料体系与Cr替位Si、Al替位C原子的材料体系,都表现出半导体特性。3、不同比例Cr替位Si原子的材料体系具有磁性,磁距随着替位比例的增加而增大,并且呈线性变化趋势。当Cr、Al共替位时,Cr和Al替位Si原子的材料体系,以及Cr替位Si、Al替位C原子的材料体系,都具有磁性,自旋极化电荷密度和自旋极化电子态密度分析结果表明,体系的磁性主要来源Cr原子。4、不同比例Cr替位Si原子的材料体系随着替位比例的增加,光吸收边发生“红移”,在低能量段,吸收峰峰值随着替位比例的增加而增加,静态介电常数、静态折射率和静态反射率随着替位比例逐渐增大。Cr、Al共替位两种材料体系都可以吸收较低能量的光子,吸收边向低能段移动,使得材料体系吸收带变宽。
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