文献综述（或调研报告）
2014年，张远波和陈仙辉一起研究发现了另一种二维黑磷晶体半导体材料，类似石墨烯，并且他们才成功用它制成了电子器件，即黑磷场效应晶体管[1]。与石墨烯类似，单层黑磷烯同样拥有着非常优秀的弹性性质，而且还拥有着数量级高达104的空穴迁移率[2]。他们使用非平衡格林函数的方法对二维材料黑磷烯场效应管进行了理论计算与模拟。发现栅氧化层厚度是影响双极性电流特性转变的关键要素。黑磷烯填补了石墨烯与过度金属硫化物的窄带隙半导体之间区域，能够使得在较宽带隙区间调控[3]。近年来，黑磷烯受到国内外广泛关注。单层黑磷烯自从实验上制备成功后，从实验和理论上对其进行了大量的研究。2015年12月，张晗制作出一种黑磷烯光纤锁模激光器[4]。2016年3月，喻学峰制备出了常温常压下具有高稳定性的二维晶体材料黑磷烯，这是黑磷烯向半导体材料的应用领域扩展的质的飞跃[5]。2016年6月，陈仙辉等人利用静压来调控块体黑磷烯的结构，实验表明在静压的作用下黑磷烯的直接带隙会在外在静压下逐渐关闭，从半导体变成狄拉克半金属[6]。2016年7月，喻学锋在制备黑磷量子点和超快光子学应用领域获得重要进步，他们选用溶剂热实验方案从黑磷体材料中制备出横向尺寸约为2nm的黑磷量子点，该方法拓展了黑磷量子点在光电利用领域[7]。
在黑磷烯掺杂方面，国内外相应的报导，研究主要集中在理论方面。谭兴毅等人在二维黑磷烯方面做了掺杂碳，氧和硫研究。研究发现部分掺杂黑磷烯呈现铁磁性，这一发现可以在自旋电子器件应用方面有着重要的前途[8]。此外王晶儒等人得到掺杂和缺陷对微观调控单层黑磷烯带隙有着指导性的意义。研究了不同周期元素掺杂对偶数自旋和奇数自旋的影响[9]。
第一性原理研究黑磷烯材料的热力学性质是使用理论模拟计算的主流方法，文章计算了型纳米复合材料和掺杂硫族铅化合物热电材料，对于我们研究掺杂黑磷烯热膨胀系数及热力学性质具有重要参考意义。硫族铅化合物PbTe、PbSe和PbS在热电能量转换器和电子器件等方面的潜在应用，在过去几十年通过实验得到了广泛的研究。在相变、电子带隙和低温下铁电性物理学行为方面，它们也引起人们极大的理论研究兴趣。作为窄间隙半导体IV-VI化合物，硫族铅化合物具有优异的光电输运性能[10-12]。同时，与简单的结构材料相比，它们在高温下表现出不寻常的较低导热系数。这些独特的电子和热传导特性使它们在很长时间内都是实用的热电材料。
热电材料在供热、制冷和发电等方面有着广泛的应用，具有许多吸引人的特点：无噪声、无振动、无有害排放物，可靠性高。决定热电效率的参数定义为ZT=sigma;S2T/(kappa;L kappa;elec)，其中T，S，sigma;，kappa;L，kappa;elec分别为绝对温度(T)、塞贝克系数(S)、电导率（sigma;）、晶格导热系数（kappa;L）、电子导热系数(kappa;elec)。要增加ZT，可以通过掺杂或量子尺寸效应改变载流子浓度从而增加功率因数（sigma;S2），或使用具有良好声子散射能力的材料，如角闪石、包合物和薄膜超晶格，以降低晶格的导热性kappa;L。最近Hsu et al.报导了一种N型AgPbSbTe2 m(LAST-m)复合材料，它具有优良的热电性能，特别是在当m=18时，该化合物在T=800K时ZTasymp;2.2，这比N型PbTe的ZTasymp;0.8,以及Sb2Te3合金化PbTe系统的ZT=1.16大得多[13]。Poudeu et al.制备了一系列由纳米结晶Se分散声子的Pb9.6Sb0.2Te10-xSex化合物。在650K时，它表现出相当低的kappa;L,以及很高的ZT，其中ZTasymp;1.2[14]。Androulakis et al.得出纳米结构的(PbTe)1-x(PbS)X和(Pb0.95Sn0.05Te)1-x(PbS)X具有很高的电子迁移率和极低的晶格热导率[15]。在642K时，它们的ZT值高达1.50。此外，研究还发现，在PbTe中引入铊杂质层可以使ZT增加一倍到1.5。这些研究表明，硫族铅化合物材料是一种很有应用前景的热电材料。
为了研究PbTe、PbSe和PbS的结构和电子性能，人们进行了大量的从头计算。大部分工作集中在电子能带结构和电子输运方面的特性[16]。近年来，一些关于晶格动力学和热力学函数的理论研究得到了研究[17]。本文的目的是了解硫系铅的晶格动力学以及PbTe、PbSe和PbS异常低的kappa;L值的物理原因，采用直接力常数法计算声子性质如声子色散和声子态密度（DOS).通过电子结构计算得到了所需的参数，并考察了自旋轨道相互作用(SOI)的影响.仔细检查和讨论了由于体积变化引起的声子软化过程。采用准简谐近似（QHA）方法，得到了热容、振动熵、热力学能和自由能等热力学函数。这些计算得来的热力学函数与实验数据一致。最后，用格鲁内森参数对晶格导热系数进行了评价。通过格鲁内森参数，说明了不同振型振动的非谐性。
文献利用第一性原理密度函数原理，计算研究了铅硫化物(PbTe，PbSe，PbS)的电子和晶格动力学性能。利用LDA和GGA计算了晶格参数和弹性模量，并与以往的计算结果和实验结果进行了比较。计算了含SOI的电子能带结构和DOS。结果表明，这三种材料都是具有相似离散曲线的窄间隙半导体。此外，SOI对带隙大小有较大的影响。我们的结果还表明，SOI在高对称点引起s-p分裂，但对DFT优化晶格参数的影响很小。
参考文献
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