磁性和自旋电子学案例集(六)

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具有高隧穿磁阻比的Co2FeAl Heusler合金和WSe2 2D材料磁隧道结   本文提出了一种基于 Co2FeAl Heusler 合金和二维材料 WSe2 的磁隧道结(MTJ),通过采用密度泛函理论(DFT)模拟和非平衡格林函数(NEGF)传输模型,评估了 Co2FeAl/WSe2/Co2FeAl MTJ 的导电性能。研究表明,Co2FeAl 合金作为磁性电极,结合具有优良电学性质的 WSe2 作为隧道屏障,可以显著提高隧穿磁阻(TMR),使得该结构在自旋电子学和下一代信息存储设备中具有广阔的应用前景。(Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2024, 606: 172365. DOI:10.1016/j.jmmm.2024.172365) 过渡金属原子掺杂氢化硅量子点的自旋滤波与量子输运 自旋滤波是自旋电子学中的一项基本操作,它使自旋极化载流子的产生和检测成为可能。本研究提出并从理论上证明了三维过渡金属(TM)掺杂氢化硅量子点(TM:H-SiQD)是自旋滤波器器件的合适候选材料。利用密度泛函理论研究了 TM: H-SiQD 的结构、电子性质和磁性行为,计算表明 Mn:H-SiQD 具有最高的稳定性。所设计的 Mn:H-SiQD 自旋滤波装置在 300 K 电极温度下具有 99.9% 的自旋滤波效率和很高的导电性。这种显著的效率使其成为自旋电子器件的有前途的候选者。(Applied Physics Letters 2024, 125(12) DOI:10.1063/5.0231931) 通过与CrI3分子的耦合调节锯齿形磷烯纳米带的电子输运性质 基于密度泛函理论(DFT)和非平衡格林函数(NEGF)方法,考虑了三种不同的吸附模型,研究了与三碘化铬(CrI3)分子耦合的锯齿形磷烯纳米带(ZPNRs)的自旋相关电子输运性质。发现由于 ZPNR 和 CrI3 分子之间的耦合,ZPNR 的电子输运表现出自旋极化特性。此外,负差分电阻(NDR)特性可以从电流-电压曲线中观察到,并通过吸附分子进行调制。还发现,垂直吸附在 ZPNRs 表面的 CrI3 比其他两种情况具有更高的自旋极化效率。(Physics Letters A, […]

界面化学助力突破二维半导体接触电阻瓶颈

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概述 随着摩尔定律逐渐逼近物理极限,二维半导体材料因其原子级厚度和优异的电学性能,成为下一代电子器件的热门候选材料。然而,二维半导体器件的性能提升面临一个重大挑战:金属与半导体之间的接触电阻问题。传统的金属-半导体接触方式通常会导致金属诱导间隙态(metal-induced gap states, MIGS)和缺陷诱导间隙态(defect-induced gap states, DIGS),形成肖特基势垒,导致接触电阻高,严重限制了器件性能的提升。尽管范德华 (van der Waals, vdW) 接触可以避免金属诱导间隙态,但由于其较弱的相互作用,难以实现低接触电阻和高电流密度。为了克服上述挑战,本研究基于此前构建的氢键接触理论模型(Mater. Horiz., 2023, 10, 5621-5632),通过在三维金属与二维半导体之间引入纳米限域极化水分子来增强界面作用,并利用界面化学调控接触性质。 图1. 金属/单层 MoS2 范德华异质结在有无水插层时的接触对比图 图2.金属/水/MoS2 固液范德华异质结中的界面偶极和费米能级钉扎效应 研究内容 界面偶极子效应:本研究通过第一性原理计算发现,金属表面纳米限域水分子的极化方向与金属功函数密切相关。不同功函数的金属(Sc、Al、Cu、Pd、Pt)与水分子接触时,水分子的极化方向不同,但所有金属的有效功函数均降低。 费米能级钉扎效应:极化水分子的引入导致显著的界面偶极子效应,显著改变了金属与半导体之间的接触电势差,导致强烈的费米能级钉扎效应。与传统的 MIGS 和 DIGS 引起的费米能级钉扎不同,这种效应主要源于界面偶极子对接触电势差的屏蔽作用。 图3. 具有共价接触、范德华接触和水插层接触的Al/MoS2异质结的电子结构对比 图4. 有无水插层的Al/MoS2 vdW 异质结中的界面相互作用和传输特性 化学反应及动力学:利用 climbing image nudged elastic band(CI-NEB)方法研究了固液 vdW 异质结的化学反应动力学和热力学稳定性,量化了异质结处于不同温度下的接触性能。 图5. 水分子在铝(111)表面解离吸附的动力学过程及反应产物的电子特性 n型欧姆接触:对于铝(Al)与单层二硫化钼(MoS2)之间的接触,极化水分子的存在导致显著的界面电荷转移和氢键增强的共振隧穿效应,使得接触电阻大幅降低,从而实现 n 型欧姆接触。 亚5纳米接触长度:由于接触电阻的显著降低,铝/水分子/MoS2 接触的接触长度可以缩小到亚5纳米级别。具体来说,Al-OH/MoS2 触点有望在 1.7 nm 和 5 nm 接触长度时分别实现低至 107 Ω μm 和 66 Ω μm 的接近理想的接触电阻,这对于未来器件的小型化具有重要意义。 图6. 二维半导体接触电阻的基准测试 总结 在这项研究中,我们强调了固液范德华异质结的界面化学变化作用,特别是在调节二维材料的电子特性方面。之前的研究表明,范德华接触可以避免金属诱导的间隙态,而本研究则证明,由纳米限域极化水分子产生的界面偶极子可以显著影响二维材料的固有接触电势差,从而导致费米能级钉扎效应。研究结果表明,冰状水双分子层的极化取向与接触金属的功函数之间存在很强的相关性,从而导致电子行为的明显变化。此外,固液界面中涉及的物理化学相互作用为在二维晶体管中实现工程欧姆接触和有效电荷转移掺杂提供了启示。铝与纳米限域水的相互作用促进了其与 MoS2 的牢固氢键结合,从而实现了亚 5 […]

Simpleware W-2024.12 新版发布:整合用户的AI 驱动自动分割工具和自定义 GUI

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Simpleware 三维图像处理和模型生成的专业平台于近日发布了 W-2024.12 新版,增强了用户对自动化和效率的控制。新增功能和改进包含通过 NVIDIA MONAI Bundles 集成用户自己的 AI 分割模型、使用开源 AI 模型如 TotalSegmentator、自定义软件功能区用户界面提高效率并简化工作流。 W-2024.12 版本的新增功能 外部 AI 模型:Nvidia MONAI Bundles 导入并运行通过 MONAI Bundles 外部训练的 AI 分割模型 由 MONAI Model Zoo 或用户训练获得 外部 AI 模型:TotalSegmentator 运行 TotalSegmentator 的开源 AI 模型进行全身分割 CT 或 MRI 模型 自定义 GUI 完全自主定制用户界面,提高效率 在设定的工作流内简化软件 Morph Datasets 工具 在不同项目文件或 4D 时间帧之间对掩膜、面模型、体积网格和点进行变形 高效传播分割或自定义标志点 其他改进 […]

具有高居里温度和优异自旋过滤效果的单层$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 磁性隧道结

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背景简介 自旋电子学是一种利用电子自旋及其相关特性的技术,旨在提高电子器件的性能和功能。传统的自旋电子器件使用铁磁材料作为自旋注入源,但这些材料通常具有相对较低的居里温度,限制了它们在高温环境下的应用。$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$作为一种宽带隙半导体材料,近年来受到广泛关注,因其优良的电学和光学特性以及在高温条件下的稳定性。在磁隧道结中,电子的自旋极化能够显著提升器件的效率和性能。完美自旋过滤效应要求能够有效选择性地传输特定自旋方向的电子,这对于自旋阀和自旋转移扭矩等应用至关重要。研究人员尝试通过引入缺陷,以实现$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$高居里温度和优异的自旋过滤性能,为未来自旋电子器件的发展提供新的材料平台。因此,该研究不仅为$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 在自旋电子学中的应用提供了新的见解,也为开发高性能自旋器件开辟了新方向,具有重要的理论和应用价值。 研究内容 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单层$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 在Ga空位和O空位存在下的电子结构和磁性. 结果表明, $\mathrm{V}_{\mathrm{Ga}}$ 的引入会导致单层二维 $\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 中的非零磁矩, 而$\mathrm{V}_{\mathrm{O}}$ 不会。我们发现两种不同对称位置的Ga空位都能导致自旋极化基态。值得注意的是, 当$\mathrm{V}_{\mathrm{Ga}}$ 比大于1/16 (每16个Ga原子1个Ga空位)时, 单层2D $\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 表现出半金属性质, 并且其在费米能级处的自旋极化达到100%. 同时, 对这两种不同Ga空位体系的计算也表明了潜在的高居里温度(355.8 K)下的长程铁磁有序。最后利用具有高$\mathrm{V}_{\mathrm{GaI}}$ 比的单层 2D $\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 作为铁磁层, 可以获得在费米能级处具有超高自旋过滤效应的磁性隧道结。 Ga空位$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$/MgO/Ga 空位 $\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ MTJ 具有优异的自旋滤波效果(自旋极化100%)和巨大的TMR比(高达$1.12\times10^{3}%$)。本文的结果表明, 基于具有室温铁磁性的二 维 $\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 的 MTJ 表现出可靠的性能, 显示了在自旋电子学中应用潜在的可能性。 图1。单层二维 $\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ (a) GaI空位 (b) GaII空位和 (c) OI空位 (d) OII 空位的结构和电子性质。 图2。(a)基于Ga缺陷$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$/MgO/Ga缺陷$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 磁性隧道结侧视图和俯视图。(b) 零偏压下磁性隧道结的自旋 (b) 平行和自旋反平行透射谱。(d) 磁性隧道结最大输运点的本征态(Ka =−0.38,Kb = 0)。 图3。Ga缺陷$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$/MgO/Ga缺陷$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ MTJ:(a) PC和APC构型下I-V曲线。(b) TMR和SIE与偏置电压(Vb)的函数关系。 总结 作者利用密度泛函理论本文研究了原子空位对二维单层$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 的电子和磁性能的影响,采用 Ga -空位单层二维$\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$(含Ga空位比为1/8)作为铁磁层构建了一个磁性隧道结,隧道结在费米能级处表现出非常高的自旋过滤效应和一个巨大的TMR(~ $1.12\times10^{3}%$),且可以实现近 100% 的自旋注入效率。综上所述,具有 Ga 空位缺陷的单层二维 $\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ 自旋电子学具有广阔的应用前景。 参考 High Curie temperature […]

费米科技QuantumATK技术支持增强计划

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为了更好地服务用户,帮助用户从入门到进阶使用费米科技的产品,费米科技已经启动了一项增强支持计划。针对QuantumATK材料与器件模拟平台主要包括以下四个部分内容: 文字教程更新:为 QuantumATK 的核心功能提供中文教程,并保持与最新版本的同步,持续更新。 欢迎大家关注费米维基页面,已更新的部分教程内容详见【链接】。 新用户培训课程:每年我们会举办零基础培训课程,提供核心功能上手教程,帮助研究组内的新同学快速掌握使用方法,进入研究课题。 在软件维护期的活跃用户组内成员可以获得免费名额。 过往活动:2024年的基础培训课程刚刚成功举办【链接】。 高级用户课程:我们还计划按年举办高级用法workshop和交流活动,重点介绍脚本编程技巧以及具体领域的应用研究专题。 过往活动:2023年的第一原理量子输运讲座【链接】。 技术支持渠道:费米科技将继续通过官方钉钉用户群和邮件答疑渠道提供技术咨询,并在新的一年尝试更多的技术支持方式。 【详细链接】。 加入我们!同时也欢迎各位有使用经验的老师、同学业余时间参与我们的计划或成为正式的技术支持,费米科技为您提供相应的报酬。您可以: 撰写短文或合集介绍自己的工作或相关领域的他人工作; 帮助我们翻译、制作和更新教程; 提供专题讲座和短期课程; 为新用户提供技术支持和答疑。 有意向的老师和同学可以联系邮箱:qatk@fermitech.com.cn。

Simpleware 软件在数字岩石、油气采矿领域中的应用合集

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Simpleware 为数字岩石物理和岩石分型提供解决方案 使用 Simpleware 这款全面的 3D 图像处理软件,可轻松可视化、分割并量化扫描数据(CT、micro-CT、FIB-SEM……)。利用软件强大的网格化工具进行多孔介质分析和虚拟特殊岩心分析,导出多域模型至 FE 和 CFD 求解器。也可用于计算扫描样本的有效材料性质。 典型应用案例 利用数字岩石计算有效物理性质的形态学变换策略        岩石是一种天然多孔介质,其结构中不仅包含岩石骨架,还有大量不规则的孔隙和孔隙流体。储层岩石的电学、力学和物理性质评价对于油气勘探具有重要意义。        基于 micro-CT 图像的数字岩心技术为岩石物理研究提供了新的途径,与传统实验相比也具有很多优势。利用三维数字岩心模型和多物理场模拟可以对岩石样品的有效物理性质进行数值评价。然而,在利用扫描图像进行数字岩心建模的过程中,存在各种影响岩石性质数值计算精度的因素,如形态学变换等。        应用于同一岩心样品的形态学变换策略会导致不同的孔隙率计算结果。研究表明,图像处理算法也会影响孔隙结构的重建,进而对样品的电学性质计算产生较大影响。本项目采用不同的形态学变换策略,对体素为 6003 的三维数字岩心模型进行研究。通过结合使用 Simpleware 和 COMSOL Multiphysics 软件,计算测量岩心模型的孔隙率和孔隙结构,模拟岩心模型的有效电学性质。 了解详情 脆性岩石试样断裂过程区及宏观疲劳裂纹行为研究        当材料在任意荷载作用下出现应力引起的新裂纹时,材料的应力状态会发生显著变化,应力的重分布将导致脆性岩石材料中原有裂纹发生扩展、钝化或改向,对材料的强度产生影响。由于循环加载和疲劳效应,在较小荷载作用下脆性材料就可能发生破坏,这种破坏属于材料的“疲劳”破坏。地铁隧道边墙、大坝、巷道顶板、桥梁和路基等在循环/重复荷载作用下均可能发生劣化。        损伤力学研究一般关注水平和竖直变形/应变,而这些变形是微/纳裂纹形成和扩展的结果。本研究结合试验与扫描电子显微镜(SEM)、计算机层析成像(CT)技术对断裂过程区(FPZ)进行观察和分析,探索断裂韧度(KIC)与循环载荷的关系。 了解详情 利用多孔介质和数字岩石研究孔隙尺度流动模拟的参考和基准        数字岩石物理(DRP)是一种快速发展的多学科工具,可用于计算岩石性质(如孔隙率、渗透率、地层因子、I-Sw 曲线、毛细管压力曲线和相对渗透率),并采用高分辨率图像(如 x 射线计算机断层扫描、扫描电子显微镜)表征微观结构。        在某些情况下,DRP 可以起到补充作用,取代实验室中相对缓慢且昂贵的测量和根据经验趋势获得模型的需求。此外,将岩心柱上的 DRP 工作流程与同一柱体上的物理测量相结合,可以在更大长度范围内实现更可靠、更详尽的地层评估和表征。本研究对包含理想化和异质化的不同微观结构进行图像处理,利用多种不同数值模拟方式计算渗透率并对结果进行比较。 了解详情 基于三维数字模型的碳酸盐岩绝对渗透率的数值模拟与评估 […]

单元素二维铁电BP-Bi光电探测器的第一性原理研究

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研究背景 光电能量转换是凝聚态物理学中一个至关重要的研究领域。由于电磁场中电场的交替性质,仅依赖线性效应无法在单一材料中产生直流电。为通过光激发在单一材料中诱导直流电,必须考虑非线性效应或高阶相互作用。例如,体光伏效应(PGE)是一种二阶扰动的非线性光电效应,能够在缺乏空间反演对称性的内在材料中诱导直流电流。PGE 探测器不但能够吸收能量低于半导体带隙的光子并产生远高于半导体带隙的开路电压,且光电流探测器不需要构建异质结,减少了生产成本和工艺复杂性。基于PGE制成的光电探测器被认为是下一代纳米光电设备的有前途的候选者。 铁电材料因其缺乏空间反演对称性和铁电可调性而成为先进光电流探测器的理想候选者。最近在二维范德瓦尔斯铁电类黑磷铋(BP-Bi)中实验性观察到了单元素铁电态,其铁电性的起源是由于 Bi 原子的非对称构型,这种构型是由晶格固有的非对称折叠引起的。与大多数具有大带隙的内在铁电材料相比,显示出其独特的性质。这些新颖和独特的特性使得BP-Bi成为极具研究价值的铁电材料。 研究内容 近日,湖北民族大学李强副教授、北京大学吕劲教授及方世博博士等,基于单元素二维铁电材料 BP-Bi 设计了一种光电探测器,利用 QuantumATK 进行了第一性原理计算。该材料的光电探测的光电流具有明显的各向异性(Armchair 方向的最大光电流能达 133 mA/W,而 Zigzag 方向的最大光电流仅为 4.7 mA/W)。 图1 (a)单层 BP-Bi 沿 armchair 方向的原子结构 (b)单层 BP-Bi 光电探测器沿 armchair 和 zigzag 方向光电响应随能量变化曲线 (c)单层 BP-Bi 光电探测器与其他单层材料的 p-n 结的最大光电响应对比图 结论 本研究展示了基于单元素二维铁电材料 BP-Bi 的光电探测器的设计与性能评估,强调了其在光电能量转换领域的重要性。通过第一性原理计算,我们发现 BP-Bi 的光电流效应具有显著的各向异性,尤其在Armchair 方向展现出高达 133 mA/W 的光电流,这表明其在光电探测应用中的巨大潜力。这一成果不仅为光电流探测器的开发提供了新思路,也为铁电材料在纳米光电设备中的应用奠定了基础。BP-Bi 的低带隙特性和优异的光电性能,使其成为未来光电探测器研究的有前景材料,预示着在光电能量转换领域可能的技术突破与应用前景。 参考文献 Photodetector Based on Elemental Ferroelectric Black Phosphorus-like […]

AMS 应用于重元素研究案例集(一)

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锎化合物的慢磁弛豫 本文报道了大环锎衍生物 Na[Cf(H2O)(DOTA)] (DOTA = 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetate), 1-Cf 的合成和表征,并将其与镝对应物 Na[Dy(H2O)(DOTA)], 1-Dy 进行了比较研究。在 1-Cf 和 1-Dy 之间观察到发散的光谱和磁行为。根据光谱测量,作者提出可及的 5f→6d 跃迁(可能与电荷转移跃迁协同工作)是观察到的 1-Cf 宽带光致发光的主要因素。1-Cf 的直流磁化率数据显示,与之前观察到的 1-Dy 相比,1-Cf 的磁矩较低。计算表明,游离 f9 离子是更大配体场效应的结果。 值得注意的是,1-Cf 在交流磁化率测量的时间尺度上显示出缓慢的磁弛豫,使其成为基于锎的单分子磁体的第一个例子。交流磁化率数据的并排比较揭示了 1-Cf 和 1-Dy 之间的磁弛豫特性差异很大。这种发散弛豫行为主要归因于 Dy3+ 和 Cf3+ 之间自旋轨道耦合的固有差异。 Slow Magnetic Relaxation in a Californium Complex, Luis M. Aguirre Quintana etc, J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c10065 下一代三价锕系元素和镧系元素分离萃取剂的计算辅助开发(四川大学) 三价锕系元素 [An(III)] 和镧系元素 [Ln(III)] 之间的化学相似性,对它们的区分和分离提出了重大挑战,这是关闭核燃料循环的关键一步。然而,现有的分离方法通常存在分离因子不足、汽提效率有限和不希望的共萃取等缺点。 […]

结合 Micro CT和纳米压痕表征冻融喷射混凝土的微观结构损伤演化

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一、概述 喷射混凝土可广泛应用于钢筋混凝土挡土墙、地下结构、损坏桥梁修复、公路结构和水坝等受损结构的施工和修复,因此对其耐久性的研究变得越来越重要。在寒冷地区经常遭受冻融(F-T)条件,导致霜冻引起的损伤、质量损失以及模量、强度和断裂韧性的降低。研究微观结构的演变对于了解喷射混凝土在循环 F-T 条件下的劣化机制至关重要。本研究通过结合纳米压痕和 X 射线 Micro CT(NI-MCT)的集成统计方法表征喷射混凝土的微观结构损伤及其在 F-T 作用下的演变。 二、试样制备和扫描 本研究所用喷射混凝土试样由水泥、硅粉、磨细高炉矿渣(GGBFS)、骨料、沙子和水混合。使用减水剂和引气剂改善喷射混凝土的可加工性和抗 F-T 性。制备 24 个尺寸为 75 × 100 × 400 mm 的试样进行快速 F-T 试验,循环温度为 -18 至 4 ℃,一个循环的时间为 4 小时。 为描述细观尺度的微裂缝扩展,从 0、150、300、450 和 600 次 F-T 循环的试样中切下 5 个尺寸为 10 × 10 × 10 mm的试样进行高分辨率 Micro CT 扫描。在界面过渡区(ITZ)损伤表征中,从 0、300 和 600 次 F-T 循环的试样中切下 […]

低维半导体材料与电子器件摘要合集(二)

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第一性原理量子输运模拟亚5nm单层锗烷晶体管的性能限制 二维锗由于其较低的有效质量和较大的电子—空穴迁移率,被认为是一种有前途的取代硅的新型沟道材料。本文研究了栅极长度(Lg)小于5 nm的单层锗烯晶体管的输运特性。结果发现,Lg为3 nm和5 nm的n型锗烯晶体管符合国际半导体技术路线图(ITRS)对高性能(HP)器件的开态电流(Ion)、有效延迟时间和功率时延迟乘积的要求。值得注意的是,通过引入负电容(NC)介电层,Lg为5 nm的p型锗烯晶体管几乎能够满足HP器件的ITRS要求。尽管通过加入NC介电层将栅极长度减小到2nm,但n型和p型的开态电流仍然满足大约80%的ITRS标准。因此,单层锗烯作为沟道材料在亚5nm尺度下的HP应用具有很大的潜力。(Journal of Applied Physics, 2024, 135(13). DOI:10.1063/5.0192389) 第一性原理研究应变调节MS2/硼烯和MSeS/硼烯(M = Cr, Mo, W)异质结构的电子性质、界面接触和输运性质 控制界面接触性能以形成低阻欧姆接触对设计低功耗二维器件具有重要意义。本文利用密度泛函理论(DFT)结合非平衡格林函数(NEGF)方法,研究了具有狄拉克锥的二维半金属硼烯与MS2、MSeS/硼烯(M = Cr, Mo, W)的不同接触类型。结果表明,在无应变的情况下,不同的范德华异质结(vdWHs)表现为n型(p型)Schottky接触类型,其中CrS2/硼烯vdWHs具有较低的势垒高度(Φn = 0.08 eV)。其次,我们发现面内应变比垂直应变更有效。在面内应变调制下,随着拉伸应变的增大,接触类型由肖特基接触转变为欧姆接触。同样,随着压缩应变的增加,接触类型也会从肖特基型转变为半导体型。在垂直应变的影响下,只有当层间距增加到0.4Å以上时,CrS2/硼烯vdWHs才转变为欧姆接触。最后,还研究了基于器件角度的欧姆接触形成和输运特性。这些发现表明,界面接触类型可以通过应变有效地调节,这对于设计和制造由硼烯基vdWHs组成的新型纳米电子器件至关重要。(Applied Surface Science, 2024, 652: 159363. DOI:10.1016/j.apsusc.2024.159363) 第一性原理研究biphenylene, net-graphene, graphene+, and T-graphene的电子性质 自石墨烯分离成功以来,碳材料以其优异的物理化学性能吸引了大量研究者的兴趣。本文将密度泛函理论与非平衡格林函数相结合,系统地研究了biphenylene、net-graphene、 graphene+和T-graphene的电子结构。结果表明,四者均表现出金属性质,其中biphenylene和net-graphene表现出各向异性,而graphene+和T-graphene表现出各向同性。此外,还系统地研究了基于net-graphene纳米带的纳米器件在扶手椅形和锯齿形方向上的电子输运特性,发现在扶手椅形和锯齿形方向上存在显著的负微分电阻特性,表明net-graphene纳米器件在未来的电子纳米器件中具有良好的实际应用前景。(RSC advances, 2024, 14(12): 8067-8074. DOI: 10.1039/D4RA00806E) DFT研究单层Si9C15的纳米电子学和光催化应用以改善其电子输运和光学性质 二维碳化硅材料因其与当前硅基技术的兼容性而脱颖而出,在纳米电子学和光催化方面具有独特的优势。在本研究中,我们采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了实验合成的单层Si9C15的电子性质、输运特性和光电性质。发现Si9C15在a方向上的电子迁移率(706.42 cm2V -1s -1)与空穴(432.84cm2V -1s -1)相比具有显著的方向各向异性。电输运计算表明,具有3nm沟道长度的构型在偏压下显示开态,峰值电流达到150 nA。此外,该最大电流值在拉伸应变下升级到200 nA,与5nm通道相比增加了约100倍,5nm通道仍处于关闭状态。Si9C15具有较高的光吸收系数(~105cm-1)且满足pH 0-7下水分裂的能带边缘位置。施加1 ~ […]

 
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