1. 研究目的与意义（文献综述）

自从石墨烯被成功制备，二维材料以其独特的性能，在基础研究以及应用方面受到了广泛的关注。近年来，对于二维材料的研究，已经取得了许多突破性的进展，除了石墨烯以外，同族的硅烯、锗烯，过渡金属硫化物，Ⅴ族元素的二维体系，碲烯，硼烯等二维材料都被陆续制备出来，极大地扩展了二维材料的性质和应用方向。相比于传统半导体材料而言，二维原子晶体材料具有散射小、迁移率高、便于制备异质结、电学性质易于调控等特性，成为制作新一代晶体管的候选材料之一。在已发现的二维材料中， IV族元素的二维材料（例如石墨烯，硅烯，锗烯和锡烯等）具有较高的载流子迁移率，但是其零带隙的特点限制了它们在微电子器件中的应用。相比之下，V族元素构成的二维材料，例如黑磷，具有较大的带隙以及较高的载流子迁移率，然而黑磷在空气中不太稳定，这限制了单层黑磷的应用。最近，备受关注的单层锑烯就能克服以上的缺点，2015年初，曾海波教授团队从理论上预测了锑烯指出它们是带隙适中并易调制成直接带隙的二维半导体，随后，相关的理论探索在国际上广泛开展，2017年曾海波教授团队用范德华气相外延和超声液相剥离方法，成功制备了二维锑烯，并对锑烯的实际原子结构进行表征。已有的研究表明，当锑块体的厚度减至单原子层时，其能带结构会发生变化，导致其由半金属转变为半导体，此外，这种新型的二维材料还具有极高的稳定性，但是锑烯是一种间接带隙半导体，这大大限制了锑烯在光电领域的应用。已有理论预测锑烯的带隙随层厚的改变而变化，对于单层锑烯，理论预言其带隙为2.28eV。同时，与石墨烯相比，锑烯具有更高的载流子迁移率。基于这些特性，锑烯在微电子和光电子领域有着潜在的应用前景。因此，对锑烯的性能调控具有非常重要的意义。本文拟采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究氧修饰对锑烯能带结构的调控作用，并考察自旋轨道耦合对其能带结构的影响，并探究氧修饰下锑烯是否具有拓扑保护的边缘态。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容以及目标：基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究氧修饰对锑烯能带结构的调控作用，并考察自旋轨道耦合对其能带结构的影响，并探究氧修饰下锑烯是否具有拓扑保护的边缘态

拟采用的技术方案以及措施：

阅读二维材料以及第一性原理研究方面的相关文献，掌握至少一种第一性原理计算的软件，构建晶胞模型，选择合理的计算参数，计算有氧修饰对锑烯能带结构的调控作用，考察体系的晶体结构及能带结构，并考虑自旋轨道耦合对能带的影响。同时，计算不同氧修饰下锑烯对应纳米带的能带结构，探究是否存在拓扑保护的边缘态。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，熟悉计算软件；完成开题报告。

第4-5周： 理解计算原理方法，掌握结构建模、计算参数的选择。

第6-8周： 计算不同浓度氧修饰下锑烯的电子结构，总结修饰调控其i能带结构的规律性。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zhang s, zhou w, ma y, et al. antimonene oxides: emerging tunable direct bandgap semiconductor and novel topological insulator[j]. nano letters, 2017, 17(6).

[2] wang y j, zhou k g, yu g, et al. partial oxidized arsenene: emerging tunable direct bandgap semiconductor:[j]. scientific reports, 2016, 6:24981.

[3] davids.sholl, janicea.steckel. 密度泛函理论[m]. 国防工业出版社, 2014.