外电场对硼烯光电性质的影响开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

自2004年发现石墨烯以来,石墨烯因其优异的物理化学性质而成为研宄焦点。优异的力学性能以及高容量和高的电子传输速率等优异的电学性能成功的吸引了多数科研人员对石墨烯等二维纳米材料的广泛关注。随后许多其它二维纳米材料也相继通过实验成功地获得,如硅烯、二硫化钼、黑磷烯等,这些二维纳米材料在力学、热学、电磁学、光学等方面有着诸多的优点和应用价值。

石墨烯是一种呈蜂巢状排列的单层碳原子结构,是目前已知的最薄、最坚硬的纳米材料。而硼烯并非自然存在,只能人工合成,硼元素和碳元素在元素周期表中的位置是相邻的,不同于石墨烯可以在石墨晶体上剥离获得,硼比碳少一个电子,硼同素异形体种类比较复杂,所以制备二维硼烯也相对困难。科学家对硼烯的理论结构预测已逾10年之久,但从未成功合成,即便有个别的薄膜等样品,其结构也是异常复杂。因此,硼烯制备成为国际凝聚态物理及材料物理界公认的世界难题。

2016年,nature chemistry刊出了中国科学院物理研究所北京凝聚态国家实验室表面室吴克辉研究组的研究成果。他们利用超高真空分子束外延直接进行单原子层构筑的方法,在ag衬底上获得了理论期待已久的单层硼烯。他们克服了硼难以蒸发的困难,使用电子束加热自制高纯石墨坩埚,实现了在超高真空中,超高温度下直接热蒸发硼单质。通过扫描隧道显微镜研究发现了两种硼烯结构,与理论上预言的具有不同周期孔的两种三角形晶格相符。此外,他们还发现硼烯有相当稳定的抗氧化性,并且与衬底仅有较弱的相互作用,说明硼烯未来很有可能在器件上得到应用。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容

① 查找资料构建硼烯模型,优化模型并计算其能带结构等电学性能参数,验证结果的合理性。

② 构建处于外电场的硼烯模型,研究其光电性能的变化,探讨外电场对硼烯光电性能的影响。

③ 根据第一性原理计算外电场对硼烯光电性质的影响,研究其能带结构和介电系数、吸收系数、折射率、反射率等光学性能参数,并对结果进行分析讨论。

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3. 研究计划与安排

2019.2.21-2019.3.10

查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需模型参数。确定方案,完成开题报告。

2019.3.11-2019.4.14

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] mannix aj, xiang-feng z, kiraly b, wood jd, alducin d, myers bd, liu x, fisher bl, santiago u, guest jr, et al. 2015. synthesis of borophenes: anisotropic, two-dimensional boron polymorphs. science. 350(6267):1513-6.

[2] 韩文鹏,史衍猛,李晓莉,罗师强,鲁妍,谭平恒. 石墨烯等二维原子晶体薄片样品的光学衬度计算及其层数表征[j]. 物理学报,2013,11:168-174.

[3] meunier v,lambin p h 2000 carbon 38 1729.

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