半导体电子器件

半导体带隙调控的密度泛函理论研究
石墨烯零带隙的特点使其无法在一个特定限度下关闭电导性。由于一定的带隙可以极大地提升石墨烯在多种应用方面的潜力,因而石墨烯带隙的加宽已经获得了广泛的关注。硅是半导体工业中的主要材料。由于石墨烯和硅之间的相容性,石墨烯在硅衬底上的吸附对于其将来的应用尤其有吸引力。
通过密度泛函理论计算(Dmol3)详细对比了石墨烯(包括单层与双层结构)分别在有无经过表面氢钝化的晶体硅(111)/(100)表面的吸附构型、吸附能以及能带结构等性质。研究发现单层石墨烯与经过氢钝化的晶体硅表面之间的相互作用很弱,对石墨烯的带隙影响也可忽略不计。而双层石墨烯由于对称性的破坏,当吸附于氢钝化后的晶体硅表面时,其带隙会有一定程度的打开。本研究为基于石墨烯和晶体硅的器件设计提供了有力的理论支持,提升了石墨烯在光电领域的应用潜力。
ACS Nano 9,8562-8568 (2015)

一种存储器件受分子间电荷转移增强而诱导产生的多级导电转换

21世纪社会的快速发展需要更好的数据存储发展。性质可调的有机分子以其廉价、简便、快速、低能耗和数据保留时间长的优点,有望被用于数据存储应用。基于有机分子的多级电阻记忆器件由于它们可指数化增加信息存储容量限制的潜力而得到了大量的关注。使用CASTEP软件对OZO-SO和OZA-SO进行了密度泛函理论(DFT)计算。结果表明:对于OZO-SO,除非施加较高的偏压,否则定量电荷分布不会产生变化,相应的电流变化也只在高的偏压下才出现,体现为二进制存储模式。对于OZA-SO,点亮电荷分布的变化与所施加的偏压的强度无关,可以被观察到两种电流变化,因此表现为三元存储模式。本研究的发现扩展了此类研究并通过改变终端电子给体基团导致了超高密度电子存储材料的实现。
Adv. Mater. 2015, 27, 5968–5973