陳文浩, 馬 潔, 劉會霞, 孫啟花, 段海明

(新疆大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 烏魯木齊 830046)

1 引 言

自石墨烯成功分離[1]以來，二維材料就引起了人們極大的研究興趣，如單層硅烯、鍺烯、黑磷等[2-4]，它們都有著各自獨(dú)特的性質(zhì)和特殊的用途. 硼烯作為最新的二維材料之一，2015年由美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室課題組[5]和中國科學(xué)院物理研究所課題組[6]先后獨(dú)立成功合成，在機(jī)械性能上表現(xiàn)出比石墨烯更高的強(qiáng)度和柔韌性[7]，在電學(xué)性能上，由于其各向異性的原子結(jié)構(gòu)，硼烯表現(xiàn)出高度各向異性的金屬性能[8]. 此外，硼烯的化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，有助于克服硅烯和鍺烯等易被氧化的缺點(diǎn)，在納米電子器件方面具有良好的的應(yīng)用潛質(zhì).

近年來，由兩種或多種二維納米薄層組裝形成的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)(異質(zhì)結(jié))展現(xiàn)出諸多不同于單質(zhì)二維納米薄片的新奇物理性質(zhì)和現(xiàn)象[9,10]，基于異質(zhì)結(jié)材料的器件具有傳統(tǒng)器件所不具備的超薄、柔性及透明等特點(diǎn)，在新型微納米光電子器件方面展現(xiàn)出有良好的應(yīng)用前景[11,12]. 近年來，許多基于石墨烯的二維異質(zhì)結(jié)(如磷烯、InSe以及MS2等與石墨烯相結(jié)合[13-16])被廣泛研究. 最近，石墨烯-硼烯異質(zhì)結(jié)也引起了研究者的關(guān)注：2019年首次在實(shí)驗(yàn)上成功制備了硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)[17]，2020年A. Kochaev等研究了堆疊在單層石墨烯上的單層條狀硼烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，作者通過聲子譜計(jì)算驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算表征了體系的金屬性能[18].

在材料的合成制備中，通常都會存在幾何結(jié)構(gòu)缺陷，缺陷(態(tài))會顯著影響材料的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能[19]. Dongjing Liu用分子動力學(xué)方法研究了不同缺陷率石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率[20]，發(fā)現(xiàn)隨缺陷率增加異質(zhì)結(jié)熱導(dǎo)率發(fā)生明顯改變. Wei等人設(shè)計(jì)了一種平面石墨烯/六方氮化硼異質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用分子動力學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn)缺陷態(tài)的尺寸和位置對異質(zhì)結(jié)力學(xué)性能有較大影響[21]. 然而，有關(guān)于硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)缺陷態(tài)的尺寸和位置對異質(zhì)結(jié)電子性能的研究尚未報(bào)道. 因此，本文研究了缺陷態(tài)對單層硼烯與單質(zhì)石墨烯相互作用所形成的二維異質(zhì)結(jié)(single-layer striped borophene stacked on top of graphene，sB-Gr)的電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用，能夠?yàn)榛诤毕輵B(tài)的二維硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的實(shí)驗(yàn)研究提供一定的理論參考.

2 計(jì)算方法

本文計(jì)算硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)采用了一個(gè)3×3×1的超胞來模擬異質(zhì)結(jié)片狀結(jié)構(gòu)，如圖1所示，圖中不同的硼原子缺陷位點(diǎn)由數(shù)字1、2、3標(biāo)識. 為避免相鄰超胞沿層間的相互作用、沿超胞面外垂直方向保留20 ?的真空層. 具體計(jì)算采用VASP(ViennaAbinitiosimulation package)軟件包[22]，采取GGA-PBE交換關(guān)聯(lián)勢[23]，使用平面波贗勢基組，截?cái)嗄茉O(shè)置為500 eV，布里淵區(qū)網(wǎng)格密度取7×7×1，幾何結(jié)構(gòu)弛豫中原子受力收斂標(biāo)準(zhǔn)為0.01 eV/?、能量收斂標(biāo)準(zhǔn)為10-6eV，考慮異質(zhì)結(jié)中層間相互作用計(jì)算中使用了DFT-D2范德華力修正[24].從頭算分子動力學(xué)模擬采用NVT系綜，所有計(jì)算均采用自旋非限制方式進(jìn)行.

對于完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)(如圖1所示)，計(jì)算所得穩(wěn)定(靜態(tài))結(jié)構(gòu)中層間兩側(cè)的原子之間的最小距離為1.72 ?，這與A. Kochaev文章[18]計(jì)算結(jié)果完全一致，計(jì)算完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)3×3×1超胞的穩(wěn)定(靜態(tài))結(jié)構(gòu)能量為為-322.15 eV. 在分析缺陷態(tài)時(shí)考慮異質(zhì)結(jié)中石墨烯一側(cè)及硼烯一側(cè)各自單獨(dú)存在缺陷態(tài)的情形. 由于在硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)單胞中只包含相對獨(dú)立的2個(gè)碳原子和3個(gè)硼原子，為充分考慮缺陷存在的可能性，對于單原子缺陷，對超胞中不等價(jià)位的兩個(gè)碳原子分別取缺陷.當(dāng)取石墨烯中最靠近硼烯的單個(gè)碳原子空位缺陷態(tài)時(shí)，經(jīng)過直接的幾何結(jié)構(gòu)馳豫即發(fā)現(xiàn)空位對應(yīng)的最近鄰硼原子會脫離硼烯移動到石墨烯一側(cè)，原有的硼烯/石墨烯層狀異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)遭到破壞. 當(dāng)單個(gè)碳原子空位缺陷態(tài)出現(xiàn)在距離硼烯次近鄰位置時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)其動力學(xué)結(jié)構(gòu)也不再能表征層狀異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu). 可見，對于硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)，石墨烯基底的完整性及硼烯與石墨烯基底間的相對弱的相互作用是異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在的前提，在整個(gè)異質(zhì)結(jié)中石墨烯在影響硼烯性能的同時(shí)起到支撐硼烯結(jié)構(gòu)完整性的支撐作用，缺陷態(tài)只能出現(xiàn)在硼烯一側(cè).

3 結(jié)果與討論

3.1 缺陷取位和缺陷密度

對于異質(zhì)結(jié)中硼烯一側(cè)的缺陷態(tài)，分別考慮三個(gè)不等價(jià)位硼原子的空位缺陷. 可以距離石墨烯一側(cè)遠(yuǎn)近不同來標(biāo)記不同類型硼原子：最遠(yuǎn)硼原子為1號位、次遠(yuǎn)硼原子為2號位、最近硼原子為3號位. 圖1中分別標(biāo)出了不同類型(1、2、3號位)的硼原子缺陷位點(diǎn), 當(dāng)單原子空位缺陷態(tài)出現(xiàn)在1號位硼原子處時(shí)，硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)3×3×1超胞的穩(wěn)定(靜態(tài))結(jié)構(gòu)能量為為-316.36 eV，當(dāng)單原子空位缺陷態(tài)分別出現(xiàn)在2號位和3號位時(shí)，對應(yīng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量分別為-315.87 eV和-317.42 eV. 體系相對更低的能量使得硼單原子空位缺陷態(tài)更易在3號位形成，此時(shí)體系(異質(zhì)結(jié))結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 含單缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖. 左側(cè)為頂視圖，右側(cè)為側(cè)視圖

考慮陷態(tài)密度增加至存在雙原子空位缺陷情形. 此時(shí)，由單原子缺陷態(tài)構(gòu)造雙原子缺陷態(tài)存在多種取位方式. 對這些可能的雙空位缺陷結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算，可發(fā)現(xiàn)不同情形：對于1號位-2號位、及1號位-3號位硼原子空位形成的雙原子缺陷，經(jīng)過結(jié)構(gòu)馳豫和分子動力學(xué)模擬后均發(fā)現(xiàn)在硼烯一側(cè)圍繞該類雙空位缺陷硼原子發(fā)生團(tuán)聚化形成小團(tuán)簇，從而不再表征二位異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu).

當(dāng)雙原子空位缺陷出現(xiàn)在2號位-3號位時(shí)，體系能量較高，相較于其他幾種缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)不具有能量優(yōu)勢. 由于單原子空位缺陷態(tài)時(shí)3號位缺陷態(tài)的相對明顯高的穩(wěn)定性(相較1號位及2號位缺陷態(tài)具有明顯的能量優(yōu)勢)，考慮雙原子空位缺陷均出現(xiàn)在3號硼原子空位的情形，此時(shí)、由于硼原子空位缺陷的排布不同會出現(xiàn)兩種雙原子空位缺陷態(tài)：接觸式雙原子空位缺陷態(tài)和非接觸式雙原子空位缺陷態(tài)，圖3中給出了這兩種不同缺陷態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖.結(jié)構(gòu)弛豫及常溫分子動力學(xué)模擬表明兩種缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)均能夠穩(wěn)定存在(二維異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)能夠保持)，但相較非接觸式缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)(能量為-311.29 eV)、接觸式缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)具有更高的穩(wěn)定性(對應(yīng)于更低的能量-315.76 eV).

圖3 含雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖. 左側(cè)為頂視圖，右側(cè)為側(cè)視圖，上圖為接觸式，下圖為非接觸式

當(dāng)缺陷態(tài)密度增加至三空位缺陷時(shí)，從能量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性兩方面進(jìn)行考慮，三個(gè)空位缺陷均出現(xiàn)在3號位硼原子處時(shí)具有明顯的競爭優(yōu)勢.由于缺陷位置在硼烯中的不同排布，會出現(xiàn)四種三缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)模型，如圖4所示. 當(dāng)缺陷空位各不相鄰，可將其命名為缺陷非接觸式結(jié)構(gòu)(contactless-type)，相對應(yīng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量為-309.31 eV；當(dāng)各缺陷空位均為近鄰排布時(shí)，可將其命名為聚攏式結(jié)構(gòu)(gather-type)，相對應(yīng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量為-308.72 eV；當(dāng)缺陷空位呈鏈狀排布時(shí)稱其為串聯(lián)式線狀結(jié)構(gòu)(line-type)，靜態(tài)結(jié)構(gòu)能量為-308.43 eV；當(dāng)缺陷空位相互近鄰并呈拐角式排布時(shí)將其命名為拐角式結(jié)構(gòu)(corner-type)，靜態(tài)能量為-310.41 eV.可見，拐角式三空位缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)具有更低的能量和更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在形成過程中更具有能量優(yōu)勢.

圖4 含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖. 左側(cè)為頂視圖，右側(cè)為側(cè)視圖. 自上而下分別對應(yīng)于聚攏式結(jié)構(gòu)、非接觸式結(jié)構(gòu)、拐角式結(jié)構(gòu)、線狀結(jié)構(gòu)

3.2 分子動力學(xué)穩(wěn)定性

采用分子動力學(xué)模擬研究含缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的動力學(xué)穩(wěn)定性. 模擬均采用恒溫分子動力學(xué)方法(NVT系綜). 模擬中溫度取為300 K、時(shí)間步長為1 fs、總模擬時(shí)長為3 ps. 以如上含(單、雙、三)缺陷態(tài)時(shí)能量最低的靜態(tài)結(jié)構(gòu)(稱之為理想結(jié)構(gòu))為初始結(jié)構(gòu). 圖5(a)、(c)及(e)分別對應(yīng)于初始結(jié)構(gòu)為包含單、雙、三缺陷態(tài)理想結(jié)構(gòu)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度-時(shí)間及能量-時(shí)間變化曲線.

分析圖5可見，對于含單原子缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)，從理想結(jié)構(gòu)出發(fā)，在起始過程中會出現(xiàn)能量的明顯降低，這表明含單缺陷態(tài)的初始理想異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)處于亞穩(wěn)定. 由圖5(a)可見，到500步以后能量曲線呈現(xiàn)振蕩式變化、振蕩幅度變小、能量變化漸趨穩(wěn)定. 可以對500步之后的任一個(gè)動力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)弛豫、其對應(yīng)的穩(wěn)定靜態(tài)結(jié)構(gòu)(可稱之為淬火結(jié)構(gòu))屬性基本相同(能量及能帶結(jié)構(gòu)基本一致)，并且均能夠表征異質(zhì)結(jié)特征. 以該淬火結(jié)構(gòu)為初始結(jié)構(gòu)，對包含單缺陷態(tài)的異質(zhì)結(jié)再進(jìn)行同樣(溫度為300 K、時(shí)間步長為1 fs、總模擬時(shí)長為3 ps)的分子動力學(xué)模擬，所得結(jié)果(溫度-時(shí)間及能量-時(shí)間變化曲線)示于圖5(b)中，此時(shí)，能量變化整體上無平移現(xiàn)象、只是圍繞在一個(gè)恒定值上下波動，表明該淬火結(jié)構(gòu)為動力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu). 可見，包含單缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)可以穩(wěn)定存在.

對于含雙缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的恒溫分子動力學(xué)模擬結(jié)果與如上含單缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)結(jié)果類似. 從理想結(jié)構(gòu)出發(fā)，在起始過程中(約前300步)會出現(xiàn)能量的明顯降低，這表明含雙缺陷態(tài)的初始理想異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)處于亞穩(wěn)定.

由圖5(c)可見，到300步以后能量曲線呈現(xiàn)振蕩式變化、變化趨勢漸趨穩(wěn)定. 對300步之后的多個(gè)不同動力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)弛豫、所得的穩(wěn)定靜態(tài)結(jié)構(gòu)(淬火結(jié)構(gòu))屬性(能量及能帶結(jié)構(gòu))也基本相同，并且也均能夠表征異質(zhì)結(jié)特征. 同樣，以該淬火結(jié)構(gòu)為初始結(jié)構(gòu)，對包含雙缺陷態(tài)的異質(zhì)結(jié)也再進(jìn)行同樣的分子動力學(xué)模擬，所得結(jié)果(溫度-時(shí)間及能量-時(shí)間變化曲線)示于圖5(d)中，此時(shí)，能量變化整體上也無平移現(xiàn)象、表現(xiàn)為圍繞某個(gè)恒定值的上下波動，表明該淬火結(jié)構(gòu)也是動力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu). 可見，包含雙缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)也可以穩(wěn)定存在.

圖5 (a)、(b) 含單缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度及能量隨時(shí)間的變化((a)圖初始結(jié)構(gòu)為理想結(jié)構(gòu)、(b)圖初始結(jié)構(gòu)為淬火結(jié)構(gòu)).(c)、(d)含雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度及能量隨時(shí)間的變化((c)圖初始結(jié)構(gòu)為理想結(jié)構(gòu)、(d)圖初始結(jié)構(gòu)為淬火結(jié)構(gòu)).(e)含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的溫度及能量隨時(shí)間的變化(初始結(jié)構(gòu)為理想結(jié)構(gòu))

對于包含三缺陷態(tài)的硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的恒溫分子動力學(xué)模擬結(jié)果與如上含單、雙缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)結(jié)果不同. 從三缺陷態(tài)理想結(jié)構(gòu)(拐角式三空位缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)，參見圖4)出發(fā)，在整個(gè)模擬時(shí)間段中，體系能量曲線一直呈現(xiàn)振蕩式變化，表明該初始結(jié)構(gòu)是動力學(xué)穩(wěn)定的.可見，包含三缺陷態(tài)的拐角式三空位缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)可以穩(wěn)定存在.

3.3 缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能

體系的物理化學(xué)性質(zhì)會受到缺陷態(tài)的影響.因缺陷態(tài)的存在會導(dǎo)致圍繞缺陷態(tài)的電子分布與完整(無缺陷態(tài))結(jié)構(gòu)明顯不同，從而會改變體系的電子結(jié)構(gòu)，可能會引起體系導(dǎo)電性能的改變. 圖6中給出了完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)及分別包含單、雙、三缺陷態(tài)最低能量穩(wěn)定結(jié)構(gòu)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)與分波態(tài)密度圖.

無缺陷完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)如圖6(a)所示，有多條能帶穿過費(fèi)米能級，呈現(xiàn)出無能隙的金屬特性，并且為非磁性體系. 分析圖6(b)分波態(tài)密度可見，在費(fèi)米能級附近體系電子態(tài)主要由碳的p軌道電子貢獻(xiàn)，其次是硼的p軌道電子貢獻(xiàn)次之，硼的s軌道電子貢獻(xiàn)比碳的s軌道貢獻(xiàn)明顯要大，但總體上費(fèi)米能處s電子貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于p電子，體現(xiàn)體系導(dǎo)電性能的電子基本由p電子貢獻(xiàn).

圖6(c)、(e)分別給出了含單、雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖，圖6(d)、(f)分別給出了含單、雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的分波態(tài)密度圖. 同無缺陷態(tài)的完整異質(zhì)結(jié)類似，在包含單、雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖中，在其費(fèi)米能處均有能帶穿越，均體現(xiàn)出導(dǎo)電的金屬特性. 同樣，分析二者分波態(tài)密度圖，也可以發(fā)現(xiàn)在費(fèi)米能處電子主要由C、B原子的p電子貢獻(xiàn)(C的p電子貢獻(xiàn)仍舊多于B的p電子).

圖6(g)、(h)分別給出了含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖及分波態(tài)密度圖.

圖6 (a)、(b)完整硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度.(c)、(d)含單缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度.(e)、(f)含雙缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度.(g)、(h)含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶與分波態(tài)密度

與完整異質(zhì)結(jié)及含單、雙缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)所體現(xiàn)出的金屬性顯著不同的是，在含三缺陷態(tài)硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)的能帶圖中費(fèi)米能處無能帶穿過、體系存在能隙，具體表現(xiàn)為具有約0.43 eV帶隙的間接帶隙半導(dǎo)體特性.

此外，分析含三缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)分波態(tài)密度(圖6(h))可見，其靠近費(fèi)米能的占據(jù)態(tài)(非占據(jù)態(tài))主要由B原子的p電子貢獻(xiàn)(強(qiáng)于C原子的p電子貢獻(xiàn))，這與完整異質(zhì)結(jié)及含單、雙缺陷態(tài)異質(zhì)結(jié)所體現(xiàn)出的費(fèi)米能處電子態(tài)處主要來源于C的p電子的特征也明顯不同.

可見，對于硼烯/石墨烯異質(zhì)結(jié)，伴隨缺陷態(tài)的出現(xiàn)和缺陷態(tài)密度的增加，異質(zhì)結(jié)會發(fā)生導(dǎo)電性能的轉(zhuǎn)變：從完整結(jié)構(gòu)或缺陷態(tài)密度較低(含單、雙缺陷態(tài))時(shí)的金屬性轉(zhuǎn)變?yōu)槿毕輵B(tài)密度較高(含三缺陷態(tài))時(shí)的半導(dǎo)體特性.

4 結(jié) 論

本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法系統(tǒng)研究了缺陷態(tài)位置和密度對硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及導(dǎo)電性能的影響. 結(jié)果表明，當(dāng)缺陷位點(diǎn)出現(xiàn)在石墨烯一側(cè)時(shí)將會導(dǎo)致二維雙層硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的可辨識度消失，異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此在確保硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)特性穩(wěn)定存在的前提下異質(zhì)結(jié)中空位缺陷態(tài)只能出現(xiàn)在硼烯一側(cè). 通過分析體系的能帶圖及分波態(tài)密度圖可以發(fā)現(xiàn)：完好結(jié)構(gòu)的硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)及含單、雙缺陷態(tài)的硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)均為導(dǎo)體，且其導(dǎo)電電子主要由C、B原子的p電子貢獻(xiàn)；而含三缺陷態(tài)的硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)為間接帶隙半導(dǎo)體，帶隙為0.43 eV. 這表明對于硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)、可以通過調(diào)控體系的缺陷態(tài)分布及數(shù)目(密度)來調(diào)控體系的電子結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體到半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變.