金属学报

作者：任师浩, 刘永利, 孟凡顺, 祁阳

单位：1.东北大学 材料科学与工程学院 沈阳 110819；2.辽宁科技大学 理学院 锦州 121001

关键词：Bi薄膜,应变,能带结构,第一性原理方法,

基金：国家自然科学基金项目(61971116)

基于第一性原理,系统研究了不同层数Bi(111)薄膜的几何结构和能带性质,以及双轴应变对Bi(111)薄膜结构与电学性能的调控作用。研究结果表明：Bi(111)薄膜的几何结构以及能带性质具有厚度依赖性。随着厚度的增加,薄膜晶格常数增大,屈曲高度降低,表面能增加,带隙减小,并在3个双层时由半导体性质转变为半金属性质；对1个双层Bi(111)薄膜施加拉伸应变,可诱发间接带隙到直接带隙的转变以及能带反转；施加压缩应变可诱发半导体到半金属性质的转变,通过近带边电子轨道的成键性质分析,揭示了成键态和反键态对应变的不同响应速率,引起了导带底的转移,从而导致了半导体到半金属转变。类似的半导体到半金属转变也可在应变作用下的2~5个双层厚Bi(111)薄膜中预测到。应变也可调节Bi(111)薄膜的电子和空穴的有效质量,从而可能影响薄膜传输特性。

来源：2022年第7期

《金属学报》期刊编辑部

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