三元化合物PbIF从三维到二维其电子结构性质转变的研究(2)
与大部分半导体工业想要的中等带隙相比，h-BN 的宽带隙使得它应用到电子和光学设备中会碰到很大的障碍。所以寻找一个可以控制 h-BN 电子性质的方法很有必要。许多方法都已经在理论上尝试了，比如说切割成纳米带，引入结构缺陷，空穴，化学调整边缘和表面。受到石墨烯纳米带优秀性质的鼓舞，BN 纳米带(BNNRs)也有不小吸引力，BN 纳米带可以通过实验上解开BN 纳米管来得到[3， 35–37]。 扶手椅型 BNNRs 是非常健壮的半导体，无论它的边缘是否钝化。不同的是，具有裸露边缘的之字型BNNRs 具有磁性和半导体性质。究其原因，这是由于边缘悬键的存在：电子铁磁性的耦合在N 边缘而反铁磁性的耦合在 B边缘上[38]。当边缘钝化时，两边氢化的之字型BNNRs 是非磁性的半导体，而单边氢化的那些则是铁磁性半金属[39]或者反铁磁性p 型半导体(当只有 B 或者N 边缘被选择性钝化时)[40]。BN生长中观察到的常见缺陷是带有缺失B/N原子的以N-终止的三角形空缺[41]。另一个重要缺陷是没有任何原子缺失或者被移除的Stone–Wales(SW)缺陷。SW缺陷是通过在四个环硼氮烷环内旋转一个 B-N 键90°，然后重建结构为五角形-五角形对，同时出现 B-B 键和N-N 键。完美BNNRs 中有两种 B-N键(如图1(a)， 1(d)中的红色标注1和2)， 键1或 2分别可以旋转或者重排到SW-1或 SW-2缺陷中去。形成 SW-2缺陷在能量上是优先选择。我们的DFT 研究表明引入 SW缺陷会产生局部缺陷状态，并导致扶手椅型和之字型BNNRs 的带隙降低[9]。这个发现非常有意义，因为 BNNRs 的带隙通常都被认为非常稳定的。电子束照射石墨烯时会观察到SW 缺陷，然而，这个缺陷对于BN 来说还未在实验上证实，因为能量上来说，并不容易形成 N-N键或者B-B 键。DFT计算表明分子空穴对BN纳米系统的电子结构调整十分有效[10]。 受主(四氰二甲基苯醌，TCNQ)和施主(四硫富瓦烯，TTF)分子在 BN 上非共价的堆积(图2)， 层状h-BN 中优化分子层距离(3.4–3.7Å)比层间距(3.3Å)稍大些。 在 TCNQ/TTF和BN 间界面电荷的转移会造成 BN 层/纳米带带隙的大幅减小，从而分别形成 p型或n 型半导体。具有标准施主或受主分子的BN 表面的改变可能会对以 BN 为基础的p-n节设备设计和分子电子学产生作用。