GeH/π层间弱相互作用调控锗烯电子结构的机制?

摘要：

锗烯是继石墨烯、硅烯发现以来最重要的二维纳米材料之一，以其优异的物理化学性质迅速得到人们的广泛关注。然而，锗烯具有的零带隙能带特点(狄拉克点)极大程度地限制了其在微电子纳米材料方面的应用。本文采用范德华力修正的密度泛函计算方法，研究了锗烯、锗烷、锗烯/锗烷的几何和电学性质。研究发现，锗烯和锗烷可以通过弱相互作用形成稳定的双层结构，并在锗烯中打开一个85 meV的带隙。电子结构分析表明， Ge—H/π的存在破坏了锗烯子晶格的对称性，从而在狄拉克点上打开一个带隙。差分电荷密度图分析表明有部分电荷从H原子的s轨道转移至Ge的pz轨道。该电荷转移机制增强了锗烯与锗烷之间的相互作用力，是形成锗烯/锗烷双层二维纳米结构的主要原因。进一步研究还发现，锗烷/锗烯/锗烷的三明治结构无法在锗烯中打开带隙。这是由于两侧的锗烷对夹层的锗烯作用力等价，无法破坏锗烯的子晶格对称性，所以无法打开锗烯带隙。最后，所有计算结果都在高精度杂化密度泛函HSE06计算精度下得到进一步验证。因此，本文从理论上提出了一种切实可行的打开锗烯狄拉克点的方法，为锗烯在场效应管和其他纳米材料中的应用提供了理论指导。

关键词：锗烯、锗烷、弱相互作用、密度泛函

所属期刊栏目：65

分类号：O64;O6

资助基金：国家博士后基金2015M581824;江苏省博士后基金1501070B资助的课题

在线出版日期：2016-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共1页

页码：096801-0-096801-8