摘要在制备硅烯的过程中，Ag（111）面被认为是迄今最为适合生长硅烯的基底。在这篇论文中，我们汇报了硅烯材料的特性以及一些目前制备硅烯的优秀方法，我们运用蒙特卡洛模拟方法，采用Fortran语言编译也模拟研究了在Ag（111）衬底上不同温度时硅烯的结构生长。我们发现在不同温度时硅烯结构不同。我们的结果阐明了Ag（111）衬底上不同温度对硅烯结构生长的影响。59528

毕业论文关键词：硅烯，Ag（111）面，蒙特卡洛方法，Fortran语言。

Abstract

Silicene, a two dimensional honeycomb lattice of silicon. In the preparation of Ag(111) surface is believed to be the most suitable substrate for growth of Silicene. In this paper, we report on the material properties of Silicene and some excellent method for the preparation of the Silicene currently, we also study and simulate the growth of Silicene on the Ag(111) surface. We use Monte Carlo simulation method to simulate the formation of silicene on Ag(111) substrate. Our results illustrate that the influence of different temperatures on the growth of the silicene structure on the Ag(111) substrate.    

Key word: Silicene, Ag(111) surface, Monte Carlo method,Fortran language

1.1 硅烯材料简介 1

1.2 硅烯材料在金属衬底上的制备 3

第二章 计算模拟方法- 7

2.1蒙特卡洛方法简介  7

2.2正则系综的蒙特卡洛方法编程  7

 第三章 Ag衬底上硅烯的初始生长过程模拟- 9

3.1 建立模型  9

3.2 程序运行代码 10

3.3 数据处理 11

3.4 结果与讨论 15 

第四章 总结与展望 18

致谢- 19

参考文献20

第一章 绪论

1.1 硅烯材料简介

随着半导体工业向更小尺度的发展，在低维系统中丰富的量子现象可能会导致新奇应用的出现。在过去十年中石墨烯成为基础科学研究的代表，新兴设备包括电子设备，能量储存设备和基于石墨烯形成的透明保护层等都争相使用，近年来很多人都乐于寻找第四族（Si, Ge）中石墨烯的类似物,现在已经有理论证明硅烯是一种新的无质量费米系统，而硅烯是如同石墨烯一样，是单层硅原子蜂窝状结构。理论研究也表明硅烯与石墨烯有着相似的性质。比如它们的无质量狄拉克费米系统以及在费米能级

图1-1：单层硅烯的结构示意图（上图为俯视图，下图为侧视图）

附近的线性色散的电子和高速的的费米子。石墨在自然界中是一种很稳定的物质，因为石墨的C-C键键角为120°，杂化轨道为s。而且C原子都在一个平面内，它的π电子在整个平面内也都表现为非局域化[1]。相比于C-C键来说Si-Si键之间的力要更弱一点，其键长也要长得多。第一性原理所计算出来的硅的最稳定结构是以杂化的Si-Si键连接构成的正四面体金刚石结构，石墨所呈现的s杂化所构成的二维平面结构并不存在[1]。再加上Si原子半径要比C原子要大，通过基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算发现，在形成平面的前提下，与石墨烯的平面蜂窝状结构不同，Si倾向与形成非共面的翘曲结构，即六元环中的3个Si原子会向上翘曲[2]。这种结构的上下原子间距为0.4 Å，而且这种结构是通过s和s杂化轨道所形成的。虽然如此，通过电子结构计算，这种结构的硅烯仍然表现出具有s杂化轨道的特有性质——硅烯布里渊区中的 k点有狄拉克锥的存在。这也就意着硅烯具有如石墨烯一样拥有各种新奇量子现象的性质。