[發明專利]一種通過構建二維橫向異質結產生電荷密度波的方法

有效

• 申請號: 201911121501.4
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110826246B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 李偉;崔振浩
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發明公開了一種通過構建二維橫向異質結產生電荷密度波的方法，本發明通過改變界面處P原子的相對位置，成功在界面處產生了電荷密度波。電荷密度波的產生是由于界面處P原子的peierls不穩定性引起的，在空間受周期性調制。Peierls型體系的總能量比未變形前低，說明peierls型系統更穩定。電荷密度波的產生同時伴隨著體系帶隙的打開，晶格形變導致半填充的能帶分裂為成鍵態和反鍵態。通過分子動力學模擬，證明peierls型體系在一定溫度下也能穩定存在。單純的P原子鏈呈現zigzag結構，證明了橫向異質結構對產生電荷密度波起決定性的作用。能帶對齊結果分析表明，peierls不穩定性影響異質結構的能帶位置，對于二維橫向異質結構在電子和光電器件的應用中具有重要的作用。

技術領域

本發明涉及電荷密度波技術領域，特別涉及一種通過構建二維橫向異質結產生電荷密度波的方法。

背景技術

電荷密度波(Charge?Density?Wave)是指晶體中出現的電荷密度的周期性波動，傳導電子的電荷密度在空間受正弦調制。電荷密度波不穩定性最早由Frohlich和Peierls在1954、1955年提出，一維金屬在低溫條件下發生Peierls畸變，原子發生相對位移使晶格常數由a變成2a，布里淵區邊界與費米面套迭，打開一個能隙，整個體系能量降低，伴隨著導體到半導體的轉變。Peierls機理已經成功用于描述許多低維結構的電荷密度波，然而，其不穩定性作為CDW形成的起源在一些現實和理想情況下依然存在爭議。隨后提出了剪切應變、多體相互作用、巨正則Peierls躍遷等方案對傳統Peierls模型進行假設或修正。例如層狀硫族化合物，其中CDW的形成是由電子-聲子耦合引起的，而不是費米表面嵌套。而一維Na原子鏈即使是理想的Peierls模型，卻不能產生CDW而更傾向于Zigzag型結構。隨著二維材料的深入研究，二維橫向異質結界面處容易出現準一維的結構，存在peierls不穩定性從而產生電荷密度波。Peierls不穩定性以及CDW的存在可能對體系的電子結構等性能具有重要的影響，然而目前缺少這一方面的研究。

Peierls不穩定性相變在許多體系中不能更好的解釋電荷密度波的產生。例如，一維Na原子鏈被作為理想的Peierls體系，卻不符合Peierls相變機制。如圖1，Na原子鏈更傾向于zigzag結構，而不是Peierls型形變。新一類二維層狀材料橫向異質結形成的準一維體系同樣有可能產生電荷密度波。例如在Si(111)面形成In原子鏈，從而產生電荷密度波，體系在120K附近由絕緣體向金屬轉變。然而，這一轉變不能用Peierls理論解釋，自旋密度波的形成是由于剪切形變引起的。目前來看，Peierls機理似乎只局限于一些簡單的一維體系，因此，我們通過本發明尋找更多的特別是在二維橫向異質結中的Peierls型體系，提供適用于解釋peierls形變的二維簡單模型。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種通過構建二維橫向異質結產生電荷密度波的方法。其采用如下技術方案：

一種通過構建二維橫向異質結產生電荷密度波的方法，其包括以下步驟：

S10、選擇晶格常數相匹配的黑磷和藍磷進行橫向異質結構的搭建，形成準一維界面；

S20、進行能帶結構和電荷密度計算；

S30、對奇數位或偶數位的P原子進行相對位移，形成雙倍周期的準一維界面，進行晶體結構優化，形成peierls型體系；

S40、對形變的體系進行能帶結構和電荷密度計算，確認電荷密度波的產生；

S50、對形變的體系進行分子動力學模擬；

S60、構建一維的P原子鏈狀結構，驗證peierls不穩定性是否存在于單純的一維P原子鏈，與構建的異質結準一維界面進行對比；

S70、對形變和未形變兩種異質結構做電子結構對比，分析peierls不穩定性對器件性能的影響。