[发明专利]电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法

权利要求书

1.一种电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，选取IV族元素和V族元素，构建二维半导体理想模型；

步骤2、计算理想模型的电子输运性质，包括能带结构、伏安特性IV曲线以及传输特性transmission；

步骤3，基于所述二维半导体理想模型构建多种二维半导体缺陷模型；所述二维半导体缺陷模型包括：

(1)PantiGe缺陷模型：

该模型通过交换中心区域下半部分P原子和Ge原子获得；

(2)PantiT1缺陷模型：

该模型通过将中心区域下半部分Ge原子替换为P原子获得；

(3)GeP-VpT1缺陷模型：

该模型通过去除中心区域中心位置处的P原子获得；

步骤4，计算各缺陷模型的电子输运性质，包括能带结构、伏安特性IV曲线以及传输特性transmission；

步骤5，根据二维半导体理想模型以及各缺陷模型的电子输运性质，选取最优的二维半导体缺陷模型；具体过程包括：

步骤5-1，获取计算电子输运性质过程中各缺陷模型的晶格常数的增加幅度，对该幅度进行降序排列，并对排序后的模型分别赋予权重p₁、p₂、p₃，p₁＞p₂＞p₃；

步骤5-2，获取计算电子输运性质过程中各缺陷模型的电流增幅与增速，对增幅与增速的综合结果进行降序排列，并对排序后的模型分别赋予权重p₁、p₂、p₃；

步骤5-3，从能带结构结果图中获取各缺陷模型的禁带宽度，对该宽度进行升序排列，并对排序后的模型分别赋予权重p₁、p₂、p₃；

步骤5-4，基于上述步骤5-1至5-3的结果，计算每个模型的综合权重值，综合权重值最大的二维半导体缺陷模型即为最优的二维半导体缺陷模型。

2.根据权利要求1所述的电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法，其特征在于，步骤1中所述选取IV族元素和V族元素，构建二维半导体理想模型，具体过程包括：

步骤1-1，基于选取的IV族元素和V族元素，利用Quantum ATK软件构建初始二维半导体理想模型；

步骤1-2，采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法进行模型优化；

步骤1-3，固定c轴长度，单个原子能量收敛精度，以及原子受力最大值；

步骤1-4，采用Monkhorst-Pack取样方法对K点进行取样；

步骤1-5，将优化后的理想模型左右各n个原子设置为左右电极，余下的区域设置为中心区域。

3.根据权利要求2所述的电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法，其特征在于，步骤1-1中选取的IV族元素和V族元素分别为Ge和P；所述初始二维半导体理想模型俯视时为单层GeP单胞，包含12个Ge原子和12个P原子；侧视时结构包括五边形和六边形环；在每一层中，Ge-Ge原子对被6个P原子包围，每个P原子与三个Ge原子相协调，每个Ge原子与三个P和另一个Ge原子相协调，其中两种Ge-Ge键分别平行和垂直于层平面。

4.根据权利要求3所述的电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法，其特征在于，步骤1-2中参数的具体设定包括：波函数截断能设定为48Ry，电子密度截断能设定为420Ry，自洽循环迭代收敛阈值为1×10^-6eV/atom。

5.根据权利要求4所述的电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法，其特征在于，步骤1-3中所述单个原子能量收敛精度为5×10eV，原子受力最大值为

6.根据权利要求5所述的电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法，其特征在于，步骤1-4中K点取样为3×18×1。

7.根据权利要求6所述的电子输运性能更优的IV-V族二维半导体模型构建方法，其特征在于，步骤2所述计算理想模型的电子输运性质，包括能带结构、伏安特性IV曲线以及传输特性transmission，具体过程包括：

步骤2-1，结合标准密度函数理论计算与非平衡格林函数，利用具有边界条件的泊松方程获得电子密度，进而求解自洽包含有限偏置的开放边界系统；

步骤2-2，设置参数，包括：大真空距离、电子温度、k网格，定义a和b分别为x和y方向的晶格常数，能量差距Eg；

步骤2-3，基于上述参数求解中心区域的格林函数；

步骤2-4，基于所述格林函数计算量子传输系数；

步骤2-5，施加多个不同的偏压，基于Laudauer公式，利用左、右电极的费米-狄拉克分布和量子传输系数计算不同偏压下左右两电极之间的电流；

步骤2-6，从所述量子传输系数中提取能带结构，将能带结构、量子传输系数、不同偏压下的电流导入绘图软件，得到理想模型的可视化结果图。