Vibrational Properties of Defective Oxides and 2D Nanolattices: Insights from First-Principles Simulations

ترکیبات Ge و III-V، نیمه هادی هایی با تحرک حامل بالا، کاندیدای جایگزینی Si به عنوان کانال در دستگاه های MOS هستند. مواد دوبعدی - مانند گرافن و MoS_2 - نیز برای جایگزینی Si در آینده پیش بینی شده است.

این پایان نامه به مدل سازی اصول اولیه خواص ارتعاشی این مواد کانال جدید اختصاص دارد.

p> بخش اول پایان نامه بر روی خواص ارتعاشی اکسیدهای مختلف در جنرال الکتریک تمرکز دارد، و این امکان را فراهم می کند تا نشانه ارتعاشی نقص های خاصی را که می تواند عملکرد صحیح ماسفت ها را مختل کند، شناسایی کند.

بخش دوم از پایان نامه در مورد خواص الکترونیکی و ارتعاشی مواد 2 بعدی جدید مانند سیلیسن و ژرمانن، همتایان Si و Ge 2D گرافن گزارش می دهد. تعامل این مواد دو بعدی با بسترهای فلزی و غیرفلزی بررسی شده است. برای اولین بار پیش‌بینی شد و بعداً به‌طور تجربی تأیید شد که می‌توان سیلیسین را روی یک الگوی غیرفلزی مانند MoS_2 رشد داد، پیشرفتی که می‌تواند دری را برای استفاده احتمالی از سیلیس در دستگاه‌های نانوالکترونیکی آینده باز کند.

Ge and III–V compounds, semiconductors with high carrier mobilities, are candidates to replace Si as the channel in MOS devices. 2D materials – like graphene and MoS_2 – are also envisioned to replace Si in the future.

This thesis is devoted to the first-principles modeling of the vibrational properties of these novel channel materials.

The first part of the thesis focuses on the vibrational properties of various oxides on Ge, making it possible to identify the vibrational signature of specific defects which could hamper the proper functioning of MOSFETs.

The second part of the thesis reports on the electronic and vibrational properties of novel 2D materials like silicene and germanene, the Si and Ge 2D counterparts of graphene. The interaction of these 2D materials with metallic and non-metallic substrates is investigated. It was predicted, for the first time, and later experimentally confirmed, that silicene could be grown on a non-metallic template like MoS_2, a breakthrough that could open the door to the possible use of silicene in future nanoelectronic devices.