氢吸附导致的SiC表面金属化的第一原理研究

论文题目: 氢吸附导致的SiC表面金属化的第一原理研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 物理学

作者: 常昊

导师: 段文晖

关键词: 第一原理方法,表面,吸附,氢桥键,型掺杂

文献来源: 清华大学

发表年度: 2005

论文摘要: 低维量子结构和材料以其在电子工业中广阔的的应用前景在近年得到了广泛的关注。基于密度泛函的第一原理方法则在低维材料的研究中扮演了从根本揭示材料与器件的物性的重要角色。本文关注于第一原理计算方法及其进展,并同时注重把这些方法应用于最新的国际上研究的热点材料的机理研究中表面是固体和外界反应的位置,是固体最为活跃的区域。诸如在化学催化、电子工业制造中,表面起着重要的作用。由于表面具有二维的特征,并且是固体周期性终结的地方,因而呈现出很多奇妙的物理性质。各种半导体表面的结构和性质一直是凝聚态物理学的研究热点。本工作针对碳化硅表面的吸附进行了结构和电子性质研究,以此阐明吸附效应的物理机制。我们首先介绍了研究背景,然后对第一原理方法的基本原理和最新进展进行了概括性的论述。通过第一原理赝势平面波方法计算,我们给出了H吸附的3C-SiC(3×2)表面的原子和电子结构,由此提出了以下物理机制以解释新近实验[Derycke et al., Nature Materials 2, 253 (2003)]观测到的H吸附导致的半导体-金属转变:在表面形成了Si-H-Si的桥键对表面形成了n型掺杂,氢通过氢桥键增强了表面上Si沟槽底部的Si二聚体,并向表面的能带结构提供了电子。作为辅助验证,我们计算了吸附氢原子的振动谱,与实验吻合得很好,这进一步证明了我们的解释。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第1章引言

1.1 低维材料

1.2 第一原理计算方法

1.3 论文的内容和安排

第2章第一原理方法

2.1 概述

2.2 BORN-OPPENHEIMER 近似

2.3 密度泛函理论（DENSITY FUNCTIONAL THEORY）

2.4 波函数的平面波基组（PLANE WAVE BASIS SET）展开

2.5 赝势（PSEUDOPOTENTIAL）方法

2.6 交换关联（EXCHANGE-CORRELATION）函数

2.7 VASP（THE VIENNA AB INITIO SIMULATION PACKAGE）

2.8 一些特别的细节

2.9 第一原理基态计算结果的分析

第3章 3C-SIC（3×2）表面氢吸附的研究

3.1 3C-SIC 及其表面的基本性质

3.2 3C-SIC(001)-3×2 表面氢吸附导致的金属化

3.3 我们的理论研究

第4章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

发布时间: 2007-03-14

参考文献

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氢吸附导致的SiC表面金属化的第一原理研究

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