基于第一性原理计算设计二维蜂巢状kagome狄拉克半金属结构及其性质表征的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于第一性原理计算设计二维蜂巢状kagome狄拉克半金属结构及其性质表征的方法，并使用基于密度泛函理论的维也纳从头模拟包进行第一性原理研究，以单层石墨烯原胞为基础，将第四主族原子X替换原始碳原子，并在原始的X－X原子之间线性插入第二副族原子M，在同一平面内以单键连接为六元环结构制备得到二维单层蜂窝状狄拉克锥材料，从微观尺度将理论计算与实验结合，探究狄拉克锥形成机制，同时研究了其保持狄拉克锥性质的晶格畸变范围，以确保半金属性，同时还构建了以相似结构六方SiC为衬底的异质结M3X2/SiC，通过计算的能带结构，电子局域函数及相互作用能分析了实验制备狄拉克锥材料的可行性。实验制备狄拉克锥材料的可行性。实验制备狄拉克锥材料的可行性。

【技术实现步骤摘要】
基于第一性原理计算设计二维蜂巢状kagome狄拉克半金属结构及其性质表征的方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，特别是一种基于第一性原理计算设计二维蜂巢状kagome狄拉克半金属M3X2结构及其性质表征的方法，属于狄拉克材料制备


技术介绍

[0003]狄拉克锥是一种独特的能带结构，其能带中的价带和导带在费米能级处相交。展现出能量与动量的线性色散关系。由于这种能带结构满足描述相对论粒子能量动量关系的狄拉克方程，因此被称为狄拉克锥。狄拉克锥能带描述的电子，是一种静止有效质量近乎为零的粒子，其行为类似于光子。研究发现，具有狄拉克锥能带结构的材料，具有许多优异的物理性质，比如弹道电荷输运、超高载流子迁移率和量子霍尔效应等。到目前为止，虽然已经预测了大量的狄拉克锥材料，但除了石墨烯、硅烯、锗烯和硼磷烯等外，很少能通过实验合成，这阻碍了狄拉克锥材料在纳米电子器件中的应用。有必要设计新型狄拉克锥材料并探究在合适的衬底上的合成可行性。
[0004]由于实验条件的苛刻及不确定性，发现新型狄拉克锥材料将是一个复杂而漫长的过程。而理论计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于第一性原理计算设计二维模拟蜂巢状kagome狄拉克半金属结构及其性质表征的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：利用Material Studio软件构建单层石墨烯原胞，将其成键调整为单键，扩大晶格常数后用第四主族原子X＝Si,Ge替换其中的碳原子，将第二副族原子M＝Zn,Ge,Hg线性插入X
‑
X之间，完成结构的初步构建并将其导出为CIF晶体结构数据文件，借助VESTA软件将结构数据文件类型转为.vasp文件格式；步骤S2:通过PAW平面波赝势文件获取原子特性信息，对初步构建的狄拉克锥材料进行第一性原理结构优化及动力学稳定性计算；步骤S3：通过Material Studio，VESTA，VASPKIT等软件对结构进行晶格畸变，并用VASP进行电子性质的计算，探究其保持狄拉克锥性质的晶格畸变范围。步骤S4：利用MS软件对进行异质结的初步构建，借助VESTA软件将结构数据文件类型转为.vasp文件格式。对构建的异质结进行第一性原理结构优化计算，优化计算的输出文件中的CONTCAR，OUTCAR文件得到稳定的晶体结构信息包括原子坐标以及晶格体系自由能值；步骤S5：对优化后的结构即CONTCAR文件进行第一性原理的电子结构计算，用以表征异质结晶体的电学性能及电子局域函数,相互作用能。2.根据权利要求1所述的基于第一性原理计算设计二维模拟蜂巢状kagome狄拉克半金属结构及其性质表征的方法，其特征在于：步骤S4中所述利用MS软件对不同晶体结构进行异质结构建的具体内容为：异质结构初步构建是通过VESTA软...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫翠霞，李秋阳，齐晨晨，邱什，杨婷，蔡金明，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：