硅醚/石墨醚異質(zhì)結(jié)構(gòu)光電性質(zhì)的理論研究*

張穎 劉春生

(南京郵電大學(xué)電子與光學(xué)工程學(xué)院, 南京 210023)

1 引 言

自從Novoselov和Geim在2004年首次制備和分離出單層石墨烯[1], 具有獨(dú)特物理性質(zhì)的二維材料一直是納米科學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[2,3].由于其優(yōu)異的電子、力學(xué)和光學(xué)性能, 二維材料在過去的幾年中引起了人們的關(guān)注, 并得到廣泛的應(yīng)用[1,3-6].此外, 二維材料在能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)[7-9]、電磁響應(yīng)材料和器件等方面也具有良好的應(yīng)用前景[10-12].如石墨烯[13,14], Mxene[15,16], 過渡金屬硫族化合物[17,18], 黑磷烯[19]和g-C3N4[20]等二維材料具有特殊的電磁性能和吸收屏蔽性能, 它們?cè)谖⒉ㄎ铡㈦姶鸥蓴_屏蔽、信息安全、電磁防護(hù)和電磁波成像等領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿21,22].

在對(duì)單一的二維材料進(jìn)行深入研究的同時(shí), 另一個(gè)研究領(lǐng)域也同時(shí)出現(xiàn), 即由不同二維材料耦合而形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu).迄今為止, 已有許多實(shí)驗(yàn)和理論方法來(lái)研究二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn), 如石墨烯/氮化硼[23-25]、砷烯/銻烯[26]、砷烯/石墨烯[27].這些研究表明, 異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的光學(xué)和電子性能, 被認(rèn)為是極有前景的新型微電子器件.例如, Chen等[28]研究了硅鍺(SiGe)和氮化硼(BN)結(jié)合形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu), 結(jié)果表明異質(zhì)結(jié)構(gòu)的帶隙相對(duì)于單層SiGe擴(kuò)大到約57 meV.此外, 與兩個(gè)單分子層相比, 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)得到提高, 并主要增強(qiáng)其在紫外光區(qū)的光學(xué)性質(zhì).因此, 更有利于異質(zhì)結(jié)構(gòu)在微電子和光電子領(lǐng)域的應(yīng)用.

如今, 異質(zhì)結(jié)構(gòu)如石墨烯/過渡金屬硫族化合物[29-31]、銻烯/鍺烯[32]、硫化鎵/硒化鎵[33]、石墨烯/砷化鎵[34]、氮……