[發(fā)明專利]一種基于鍺烯的二維肖特基異質(zhì)結(jié)模型的構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011291774.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112397154B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張瑞;郝國(guó)強(qiáng);張文靜;葉曉軍;李紅波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C20/10
• 分類號(hào): G16C20/10;G06F30/20
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司 31203
• 代理人: 李鴻儒

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鍺烯的二維肖特基異質(zhì)結(jié)模型的構(gòu)建方法：建立WSesubgt;2/subgt;體材料模型；建立Germanene模型；將WSesubgt;2/subgt;體材料模型均切晶面得到單層WSesubgt;2/subgt;，將Germanene模型均切晶面得到Germanene薄層；根據(jù)Germanene薄層建立Germanene的超胞，根據(jù)單層WSesubgt;2/subgt;建立WSesubgt;2/subgt;的超胞，將Germanene的超胞垂直疊加在WSesubgt;2/subgt;的超胞上，得到Germanene/WSesubgt;2/subgt;異質(zhì)結(jié)模型。本發(fā)明首次將鍺烯垂直堆疊在單層二硒化鎢上，計(jì)算出超胞的晶格參數(shù)、能帶結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)穩(wěn)定性、電子有效質(zhì)量等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二維異質(zhì)結(jié)理論建模技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種基于鍺烯的二維肖特基異質(zhì)結(jié)模型的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

二維過(guò)渡金屬硫族化合物(2D-TMDs)、磷烯、硅烯、鍺烯等是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型類石墨烯材料，這種獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑽⒂^下優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)性能與宏觀下的超薄性、透明性和柔韌性結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)微型化器件。然而，單一的二維材料的應(yīng)用存在一定的局限，如單層二硒化鎢太陽(yáng)能電池其光電轉(zhuǎn)換效率僅為0.5％，難以單獨(dú)應(yīng)用在太陽(yáng)能器件中。鍺烯是零帶隙，會(huì)隨著溫度增加而改變性質(zhì)，導(dǎo)致以鍺烯為主的高達(dá)幾百攝氏度的晶體管遭到破壞，限制了其在光電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

近年來(lái)，研究者發(fā)現(xiàn)將二維材料堆疊在一起形成異質(zhì)結(jié)，層與層之間存在微弱的范德華作用力，不僅其固有的電子性能得到了很好的保護(hù)，而且呈現(xiàn)出許多新穎的光電子特性，有助于進(jìn)一步提高器件性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于鍺烯的二維肖特基異質(zhì)結(jié)模型的構(gòu)建方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的第一方面提供了一種基于鍺烯的二維肖特基異質(zhì)結(jié)模型的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

所述模型建立是在Materials?Studio?8.0軟件上完成，Materials?Studio是Accelrys公司專為材料科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的一款可運(yùn)行于PC機(jī)上的模擬軟件，它集成了目前分子模擬領(lǐng)域的各種先進(jìn)方法和優(yōu)異的建模及可視化。

第一步：設(shè)定空間群P6/mmm，晶格常數(shù)為：γ＝120°，建立WSe₂體材料模型，WSe₂晶體具有層狀結(jié)構(gòu)；

第二步：設(shè)定空間群為P6/mmm，晶格常數(shù)為：b＝a，起皺高度γ＝120°，建立Germanene模型，Germanene晶體具有六角形蜂巢結(jié)構(gòu)；

第三步：將第一步制備的WSe₂體材料模型均切(001)晶面得到單層WSe₂，將第二步制備的Germanene模型均切(001)晶面得到Germanene薄層；

第四步：根據(jù)第三步制備的Germanene薄層建立4×4或3×3Germanene的超胞，根據(jù)第三步制備的單層WSe₂建立5×5或4×4WSe₂的超胞，將4×4Germanene的超胞垂直疊加在5×5WSe₂的超胞上或?qū)?×3Germanene的超胞垂直疊加在4×4WSe₂的超胞上，得到Germanene/WSe₂異質(zhì)結(jié)模型。

所述Germanene/WSe₂異質(zhì)結(jié)模型是在單層WSe₂襯底上垂直堆疊鍺烯而成，有兩種堆疊方式，Germanene呈現(xiàn)單層起伏的鍺蜂窩狀結(jié)構(gòu)，Ge原子以共價(jià)鍵結(jié)合而成，單層WSe₂是由Se-W-Se組成的三明治結(jié)構(gòu)，W原子和Se原子之間為共價(jià)鍵。