1. 毕业设计(论文)主要内容:
自石墨烯发现以来,二维材料以其独特的性质和潜在的应用价值已成为物理、材料和电子领域的研究热点。第三、五主族元素组成的具有六角蜂窝状晶格的单层类石墨烯二维材料,在适当表面修饰下往往表现出高载流子迁移率、能带具有Dirac锥等新奇的电子特性。由于硼原子的价电子比碳原子的少,因此需要缀加修饰原子来形成稳定的六角或三角晶格结构。第一性原理计算表明,缀有过渡金属原子的夹层六角硼烯和有桥连形成的三角硼烯的能带结构,可表现出多个不等价的Dirac锥,甚至在费米面附近形成环状结线,但是对此多锥或结线能带的起源及其是否可调控性的理解仍待深入。因此,本论文拟采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合基于紧束缚近似的解析方法,研究夹层六角硼烯的电子结构,探究其能带结构中不等价锥的起源;在时间容许的情况下也尝试研究桥连双层三角硼烯的能带结构中结线环的可能成因、并分析将其紧束缚模型推广到一般体系的可能性。
2. 毕业设计(论文)主要任务及要求
1. 阅读二维材料电子结构的第一性原理计算和紧束缚近似解析方法的相关文献(不少于15篇,其中英文不少于5篇),并翻译其中一篇英文文献(不少于5000字)。
2. 独立完成开题报告,并提交文献综述报告(不少于3000字;参考文献不少于10篇,其中外文不少于5篇)。每三周提交一份阶段性进展报告。
3. 熟悉至少一种第一性原理计算的软件(CASTEP、VASP 或 ATK),掌握构建二维薄层晶胞模型、选择计算参数的方法。
3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,熟悉能带理论及其计算软件实现原理;独立完成文献总结和开题报告。
第4-5周:掌握二维材料电子结构计算的软件使用方法、计算参数的选择与控制;熟悉固体能带的紧束缚近似理论。
第6-8周: 计算不同缀饰下夹层六角硼烯和桥连三角硼烯的电子结构;考察外电场或原子移位对能带的调控作用,以期分析多Dirac锥及结线环能带的可能起因或其启示。
4. 主要参考文献
[1] Castro Neto A H, GuineaF, Peres N M R, et al. The electronic properties of graphene [J]. Rev. Mod.Phys. 2009, 81(1).
[2] Xie S , Li X , Tian W , et al.First-principles calculations of a robust two-dimensional boron honeycombsandwiching a triangular molybdenum layer[J]. Phys.rev.b, 2014, 90(3).
[3] Wang J K, Ke Y J, Xie QX, et al. Electric field manipulation of multiple nonequivalent Dirac cones inthe electronic structures of hexagonal CrB4 sheet [J]. Chin. Phys.B. 2018, 27(9).
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