硅烯材料电子结构修改版1.doc

摘要 本文介绍了硅烯(silicene)材料的物理特性，并运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法运用VASP软件包的电子结构和MS软件构造出硅烯的结构，再用vasp对结构进行优化，优化时先固定晶格常数弛豫原子位置，后手动调节晶格常数，获得晶体最优结构后计算其电子结构、能带及晶格动力学性质，分析数据，获得硅烯晶体结构在应力作用下的影响。 关键词：硅烯 电子结构 Abstract This article describes the the silylene (silicene) the physical characteristics of the material, and the use of first-principles calculation based on density functional theory. Nature the VASP package Silylene electronic structure and lattice vibrations, and the results were the necessary analysis. Constructed using MS software Silylene structure, and then optimize the structure vasp optimization first fixed the lattice constant relaxation atomic positions after manually adjust the lattice constant, to obtain after Crystal optimal structure to calculate the electronic structure, canwith lattice dynamical properties, analysis of data, to obtain the crystal structure Silylene under stress. Keyword：silicene Electronic structure First-principles Stress 声明 III 摘要 4 Abstract 5 1 引言 7 2 计算的理论依据和方法 7 2.1 薛定谔方程及赝势法 7 2.1.1 薛定谔方程 7 2.1.2 赝势法 8 2.2 密度泛函理论和广义梯度近似 9 2.2.1 密度泛函理论 9 2.2.2广义梯度近似 10 2.3 软件介绍 10 3 硅烯材料的电子结构和物理特性 11 3.1 计算模型和方法 11 3. 计算参数 12 3.3 计算结果 12 3.3.1应力对硅烯能带结果的影响 12 3.3.2应力对硅烯态密度结构的影响 14 3.3.3 应力对硅烯晶格振动性质的影响 17 结束语 18 参考文献 19 致谢 19 1 引言 硅与碳同属于元素周期表的IV族元素， 同样在自然界和材料学中占据极端重要的地位。但以硅和碳为基础的晶体的组成结构又是如此不同： 碳原子多以sp2杂化而形成层状的石墨结构， 而硅原子多以sp3杂化而形成面心立方的金刚石结构多年以来，人们一直感兴趣的一个问题是：硅是否能形成类似石墨的层状结构十几年前有人就从理论上认为，这是可以实现的。随着2004年石墨烯的发现， 石墨烯的特殊Dirac型电子结构所带来的种种新奇效应在量子材料学领域以及器件应用中带来了巨大的冲击。这促使人们重新思考硅是否能形成石墨及类石墨结构这个问题。2007年，Verri等人提出硅可以形成类似石墨的单原子层结构并将之命名为硅烯（silicene）。随后的一系列理论工作表明， 硅烯具备与石墨烯类似的Dirac型电子结构， 其布里渊区同样有六个线性色散的Dirac锥。由此， 大多数在石墨烯中发现的新奇量子效应，都可以在硅烯中找到相应的版本 “Silicene”这一名称是美国俄亥俄州的莱特州立大学（Wright State University）的学生在2006年的硕士论文中提出来的。而实际制出Silicene的却是法国研究机构CINaM的研发小组，他们于2008年在Ag基板上通过外延生长制备成功了Silicene。此次，JAIST副教授高村（山田）由起子的研发小组，在ZrB2薄膜/Si基板上通过外延生长制备了Silicene。并在2011年3月举行的美国物理学会（American Physical Society）进行了论文发布 [1] 。 硅材料易于获得和制备并与现有的硅半导体工业兼容，因此在应用上有极重要的前景。 2 计算的理论依据和方法 2.1 薛定谔方程及赝势法