平面与翘曲硅烯电子性质的比较计算研究

利用局域密度近似下的全势密度泛函计算，我们报告了对硅烯（硅的石墨烯类似物）结构电子性质的研究，其条带最近已在Ag(110)和Ag(100)表面上合成。我们考虑了假想的平面结构和优化的翘曲二维六角结构，以比较它们的电子性质。平面硅烯显示出与石墨烯能带结构类似的无带隙能带结构，电荷载流子表现为无质量狄拉克费米子，而结构优化的翘曲硅烯在其电子结构中显示出约25 meV（在六角布里渊区的K点）的小直接能隙，并且该情况下的电荷载流子表现为有质量狄拉克费米子。实际带隙会更大，因为已知LDA会低估带隙。硅烯中狄拉克费米子的平均费米速度估计约为石墨烯实验测量值的一半。硅烯的这些性质对于石墨烯的一些预期应用具有吸引力。我们在硅烯中发现直接带隙是一个新发现。如果实验结果得到验证，由于硅烯可能与当前硅基微/纳米技术兼容，预计这些结果将在硅基纳米电子学和纳米光学中产生巨大的工业影响。