本文主要研究内容
作者高蕾（2019）在《几种基于硒化铜的新型二维原子晶体材料的理论计算研究》一文中研究指出：二维原子晶体材料因其优异的特性和广泛的应用前景而受到众多研究领域的关注。目前为止,一系列拥有不同特性的种类丰富的二维原子晶体材料,如金属、半导体、拓扑绝缘体、拓扑半金属、超导、铁磁等,被人们发现和研究。随着二维原子晶体材料合成方法的进步,除了石墨烯、过渡金属二硫族化合物等体相为层状材料的二维原子晶体材料被合成外,也有少量体相为非层状的二维原子晶体材料被合成,如硅烯、金属氧化物等。相比于体相本来就是层状材料的二维原子晶体材料而言,体相为非层状的二维原子晶体材料的相关研究仍然十分缺乏,为寻找新的具有优异性能的二维原子晶体材料提供了新的方向。本文通过理论计算结合多种实验手段系统地研究了体相非层状的新型二维原子晶体材料硒化铜（CuSe）的多种结构及其相关物性。主要研究内容为天然图案化CuSe单层的形成机制及其功能化、新型二维原子晶体CuSe的狄拉克Nodal-line费米子特性、二维半导体转变为拓扑绝缘体的轨道设计方法。主要研究成果如下:1.研究了在Cu（111）表面生长的天然图案化CuSe单层的原子构型、形成机制以及功能化。通过第一性原理计算结合低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）、扫描透射电子显微镜（STEM）等实验手段,揭示了通过直接硒化金属Cu（111）表面而形成的天然图案化超结构为周期性缺失13个原子（3个完整六元环）的具有蜂窝状结构的CuSe单层。通过对没有缺陷的CuSe/Cu（111）原子构型的分析,发现CuSe的部分Cu原子处于基底Cu原子的正上方,使得体系能量比较高。为了达到能量较低的状态,体系会形成周期性缺陷,且周期性缺失13个原子（3个完整六元环）的形成能最低,与实验结果吻合得很好。该天然图案化的CuSe超结构是选择性吸附的理想衬底。以沉积Fe原子为例,实验上在该样品上成功合成了“W”形周期阵列。计算显示该“W”形为在CuSe/Cu（111）周期性纳米孔洞中形成的Fe13Se5岛,为后续进行磁性、催化等方面的研究奠定了良好的基础。2.预言了新型二维原子晶体CuSe的狄拉克Nodal-line费米子特性。平面的无缺陷的CuSe单层在费米面附近具有受镜面对称保护的围绕着Г点的两个闭合的狄拉克Nodal-line费米子。构成这两个闭合的狄拉克Nodal-line的三条能带中,两条开口向下的能带和一条开口向上的能带分别由CuSe的平面内轨道(Se/和Cu(9/（92-2）和平面外轨道(Se和Cu(9/（9）贡献。随后,受到理论预测的新奇物性的激励,实验上通过调节硒的沉积量在Cu（111）基底上成功生长出了没有周期性纳米孔洞的单层CuSe,并对其做了角分辨光电子能谱（ARPES）表征。实验结果与理论计算吻合地很好,但是由于单层CuSe和基底Cu（111）之间为强相互作用,使得构成狄拉克Nodal-line的由平面外轨道贡献的开口向上的特征能带消失,从而破坏了其本征的拓扑性质。进一步基于石墨烯上的单层CuSe的计算显示,弱相互作用基底上的单层CuSe的本质拓扑性质可以被很好的保持下来,是研究二维狄拉克Nodal-line拓扑物性的新平台。3.提出了一种将相对丰富的二维半导体材料转变为相对稀有的二维拓扑绝缘体材料的设计方法。通过选择合适的碱金属修饰具有/主要贡献的价带的半导体,向体系中引入新的具有合适能量位置的能带,从而实现以-能带反转为机制的拓扑绝缘体态。基于上述设计理念,通过构建紧束缚模型研究了新引入能带能量位置、半导体能隙以及自旋轨道耦合强度对拓扑绝缘体态的影响。进一步的第一性原理计算显示,该方法可以成功地将新型二维型半导体材料CuSe及其类似物CuS/CuTe转变为拓扑绝缘体。通过Na（K）修饰,CuS（CuTe）直接实现了拓扑绝缘体态。而对于CuSe,虽然Na（K）修饰后为半导体态（金属态）,通过Na、K混合修饰进一步调节能带或对CuSe施加应力进一步调节/能带,可以实现拓扑绝缘体态。该设计方法具有普适性,打开了从丰富的二维半导体材料出发设计获得稀有的拓扑绝缘体材料的大门。
Abstract
er wei yuan zi jing ti cai liao yin ji you yi de te xing he an fan de ying yong qian jing er shou dao zhong duo yan jiu ling yu de guan zhu 。mu qian wei zhi ,yi ji lie yong you bu tong te xing de chong lei feng fu de er wei yuan zi jing ti cai liao ,ru jin shu 、ban dao ti 、ta pu jue yuan ti 、ta pu ban jin shu 、chao dao 、tie ci deng ,bei ren men fa xian he yan jiu 。sui zhao er wei yuan zi jing ti cai liao ge cheng fang fa de jin bu ,chu le dan mo xi 、guo du jin shu er liu zu hua ge wu deng ti xiang wei ceng zhuang cai liao de er wei yuan zi jing ti cai liao bei ge cheng wai ,ye you shao liang ti xiang wei fei ceng zhuang de er wei yuan zi jing ti cai liao bei ge cheng ,ru gui xi 、jin shu yang hua wu deng 。xiang bi yu ti xiang ben lai jiu shi ceng zhuang cai liao de er wei yuan zi jing ti cai liao er yan ,ti xiang wei fei ceng zhuang de er wei yuan zi jing ti cai liao de xiang guan yan jiu reng ran shi fen que fa ,wei xun zhao xin de ju you you yi xing neng de er wei yuan zi jing ti cai liao di gong le xin de fang xiang 。ben wen tong guo li lun ji suan jie ge duo chong shi yan shou duan ji tong de yan jiu le ti xiang fei ceng zhuang de xin xing er wei yuan zi jing ti cai liao xi hua tong （CuSe）de duo chong jie gou ji ji xiang guan wu xing 。zhu yao yan jiu nei rong wei tian ran tu an hua CuSechan ceng de xing cheng ji zhi ji ji gong neng hua 、xin xing er wei yuan zi jing ti CuSede di la ke Nodal-linefei mi zi te xing 、er wei ban dao ti zhuai bian wei ta pu jue yuan ti de gui dao she ji fang fa 。zhu yao yan jiu cheng guo ru xia :1.yan jiu le zai Cu（111）biao mian sheng chang de tian ran tu an hua CuSechan ceng de yuan zi gou xing 、xing cheng ji zhi yi ji gong neng hua 。tong guo di yi xing yuan li ji suan jie ge di neng dian zi yan she （LEED）、sao miao sui dao xian wei jing （STM）、sao miao tou she dian zi xian wei jing （STEM）deng shi yan shou duan ,jie shi le tong guo zhi jie xi hua jin shu Cu（111）biao mian er xing cheng de tian ran tu an hua chao jie gou wei zhou ji xing que shi 13ge yuan zi （3ge wan zheng liu yuan huan ）de ju you feng wo zhuang jie gou de CuSechan ceng 。tong guo dui mei you que xian de CuSe/Cu（111）yuan zi gou xing de fen xi ,fa xian CuSede bu fen Cuyuan zi chu yu ji de Cuyuan zi de zheng shang fang ,shi de ti ji neng liang bi jiao gao 。wei le da dao neng liang jiao di de zhuang tai ,ti ji hui xing cheng zhou ji xing que xian ,ju zhou ji xing que shi 13ge yuan zi （3ge wan zheng liu yuan huan ）de xing cheng neng zui di ,yu shi yan jie guo wen ge de hen hao 。gai tian ran tu an hua de CuSechao jie gou shi shua ze xing xi fu de li xiang chen de 。yi chen ji Feyuan zi wei li ,shi yan shang zai gai yang pin shang cheng gong ge cheng le “W”xing zhou ji zhen lie 。ji suan xian shi gai “W”xing wei zai CuSe/Cu（111）zhou ji xing na mi kong dong zhong xing cheng de Fe13Se5dao ,wei hou xu jin hang ci xing 、cui hua deng fang mian de yan jiu dian ding le liang hao de ji chu 。2.yu yan le xin xing er wei yuan zi jing ti CuSede di la ke Nodal-linefei mi zi te xing 。ping mian de mo que xian de CuSechan ceng zai fei mi mian fu jin ju you shou jing mian dui chen bao hu de wei rao zhao Гdian de liang ge bi ge de di la ke Nodal-linefei mi zi 。gou cheng zhe liang ge bi ge de di la ke Nodal-linede san tiao neng dai zhong ,liang tiao kai kou xiang xia de neng dai he yi tiao kai kou xiang shang de neng dai fen bie you CuSede ping mian nei gui dao (Se/he Cu(9/（92-2）he ping mian wai gui dao (Sehe Cu(9/（9）gong suo 。sui hou ,shou dao li lun yu ce de xin ji wu xing de ji li ,shi yan shang tong guo diao jie xi de chen ji liang zai Cu（111）ji de shang cheng gong sheng chang chu le mei you zhou ji xing na mi kong dong de chan ceng CuSe,bing dui ji zuo le jiao fen bian guang dian zi neng pu （ARPES）biao zheng 。shi yan jie guo yu li lun ji suan wen ge de hen hao ,dan shi you yu chan ceng CuSehe ji de Cu（111）zhi jian wei jiang xiang hu zuo yong ,shi de gou cheng di la ke Nodal-linede you ping mian wai gui dao gong suo de kai kou xiang shang de te zheng neng dai xiao shi ,cong er po huai le ji ben zheng de ta pu xing zhi 。jin yi bu ji yu dan mo xi shang de chan ceng CuSede ji suan xian shi ,ruo xiang hu zuo yong ji de shang de chan ceng CuSede ben zhi ta pu xing zhi ke yi bei hen hao de bao chi xia lai ,shi yan jiu er wei di la ke Nodal-lineta pu wu xing de xin ping tai 。3.di chu le yi chong jiang xiang dui feng fu de er wei ban dao ti cai liao zhuai bian wei xiang dui xi you de er wei ta pu jue yuan ti cai liao de she ji fang fa 。tong guo shua ze ge kuo de jian jin shu xiu shi ju you /zhu yao gong suo de jia dai de ban dao ti ,xiang ti ji zhong yin ru xin de ju you ge kuo neng liang wei zhi de neng dai ,cong er shi xian yi -neng dai fan zhuai wei ji zhi de ta pu jue yuan ti tai 。ji yu shang shu she ji li nian ,tong guo gou jian jin shu fu mo xing yan jiu le xin yin ru neng dai neng liang wei zhi 、ban dao ti neng xi yi ji zi xuan gui dao ou ge jiang du dui ta pu jue yuan ti tai de ying xiang 。jin yi bu de di yi xing yuan li ji suan xian shi ,gai fang fa ke yi cheng gong de jiang xin xing er wei xing ban dao ti cai liao CuSeji ji lei shi wu CuS/CuTezhuai bian wei ta pu jue yuan ti 。tong guo Na（K）xiu shi ,CuS（CuTe）zhi jie shi xian le ta pu jue yuan ti tai 。er dui yu CuSe,sui ran Na（K）xiu shi hou wei ban dao ti tai （jin shu tai ）,tong guo Na、Khun ge xiu shi jin yi bu diao jie neng dai huo dui CuSeshi jia ying li jin yi bu diao jie /neng dai ,ke yi shi xian ta pu jue yuan ti tai 。gai she ji fang fa ju you pu kuo xing ,da kai le cong feng fu de er wei ban dao ti cai liao chu fa she ji huo de xi you de ta pu jue yuan ti cai liao de da men 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院物理研究所)的高蕾，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院物理研究所)2019-07-19论文，是一篇关于第一性原理计算论文,二维原子晶体材料论文,硒化铜论文,狄拉克费米子论文,拓扑绝缘体论文,中国科学院大学(中国科学院物理研究所)2019-07-19论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院物理研究所)2019-07-19论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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