具有抗氧缺陷能力半金屬材料的理論探索

《具有抗氧缺陷能力半金屬材料的理論探索》是依託南京理工大學，由錢彥擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：具有抗氧缺陷能力半金屬材料的理論探索
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：錢彥
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

半金屬材料由於在兩個子能帶同時體現出金屬性和絕緣體/半導體性，使其在自旋電子學器件研製套用上具有重大價值，是當前科技工作者的研究熱點。但目前所報導的半金屬材料抗氧缺陷能力差，在有氧缺陷存在的情況下易喪失半金屬特性，其物性穩定性差。因此尋找穩定性好的半金屬材料是當務之急。但是在實驗合成中，氧缺陷的存在是不可避免的，那么，如果能到找到一種材料，其在存在氧缺陷的情況下依舊能夠保持半金屬特性，則上述問題就可以得到解決。在此背景下，本項目擬採用第一性原理，以已被報導的半金屬材料為研究對象，通過對其進行引入氧缺陷研究，力圖獲取在存在氧缺陷情況下依舊能保持半金屬特性的材料，並為實驗製備提供理論依據和指導。

結題摘要

由於在實驗合成過程中，氧缺陷的存在是不可避免的，因此尋找存在氧缺陷時仍然能夠保持自身物理性質的材料具有重大意義。本項目選取已被報導或預測的材料作為研究對象，搜尋了材料的全域穩態幾何結構，並在此基礎上利用第一性原理計算，探索缺陷和高壓對材料幾何結構和物理性質的影響，並設計出具有抗氧缺陷能力的高居里溫度半金屬二維單層材料，主要研究進展包括：（1）研究了缺陷對二維層狀材料物理性質的影響，並從理論上設計出了具有半金屬特性的二維單層材料；（2）從理論上設計出了具有半金屬特性的H1Silicene矽烯納米片，其居里溫度高達374K；（3）探索了矽基半導體四元化合物SiBCN的物理性質，發現能在高溫下保持穩定，且其載流子具有較高的遷移率；（4）利用CALYPSO結合第一性原理，研究了CaC在常壓下的穩定結構，發現了更為穩定的P4/mmm結構，而具有該結構的CaC呈金屬性; （5）研究了幾種在超硬材料立方BN上生長的二維矽材料，發現這些二維矽材料在費米能級附近具有狄拉克點; （6）研究了雙軸應變對二維材料物理性質的影響，發現雙軸應變可以有效調控二維材料的電磁特性；（7）探索了新型單原子層二維半金屬矽材料，該材料的結構在高溫下保持穩定，並擁有狄拉克費米子。在項目資助下，在在Phys. Chem. Chem. Phys.，J. Appl. Phys., Physics Letters A, J. Phys. D: Appl. Phys., Solid State Communications等雜誌上發表SCI論文9篇，為半金屬材料的實驗製備和套用提供理論上的依據和指導。