稀薄带电杂质与垂直电场对磷烯电子相的影响：带隙工程

摘要： 调节带隙对二维材料在半导体工业中的应用具有重要意义。本文通过理论研究，利用黑磷在稀薄带电杂质和垂直电场作用下的电子态密度（DOS）进行带隙工程调控。采用连续模型哈密顿量与格林函数方法相结合的方式数值计算电子态密度。研究发现：无论是否存在垂直电场，黑磷的带隙均随杂质浓度增加和/或杂质散射势增强而减小。进一步发现，在相反方向的垂直电场作用下，无序黑磷的电子态密度因斯塔克效应呈现不同变化规律——正向电场中带隙随电场强度增大而增加；负向电场中带隙则消失。后者分别导致强杂质浓度和强杂质散射势条件下出现半导体-半金属相变及半导体-金属相变。该研究成果可为未来逻辑电子器件应用奠定基础。