石墨烯所表现出的奇异性质一直是二维材料领域的重点关注对象，石墨烯是由碳原子组成的平面结构原子层，呈六边形蜂窝结构，具有零带隙的电子结构，高载流子迁移率和量子自旋霍尔效应，因此一直受到科研人员的关注。由于石墨烯零带隙的半金属结构特性，使其在电子器件中的应用受到了一定限制，所以科研人员关注到了与石墨烯同家族的硅烯和锗烯，锗烯的发现为科研人员在二维材料领域打开了一个新的世界。锗烯与石墨烯不同，锗烯是一种呈褶皱状的单原子晶体，平面的石墨烯是稳定的，而平面的锗烯不稳定。因为锗烯存在sp2和sp3的杂化轨道，所以锗烯易形成皱褶结构。

近日，贵州民族大学岑伟富博士课题组用密度泛函第一性原理方法研究了双层锗烯在不同翘曲度下的电子结构和光学性质。分析了翘曲度对双层锗烯电子结构和光学性质的影响。研究结果表明，双层锗烯导带底部随着K点翘曲的增加向低能量方向移动，价带顶部在K点保持不变，因此带隙随着K点翘曲的增加而减小。当翘曲为0.075 nm时，双层锗烯的价带顶部由K点变为G点，成为间接带隙半导体。通过翘曲度有效调节双层锗烯的能带结构，翘曲度是调节直接带隙半导体和间接带隙半导体之间转换的有效手段。光学性质的研究表明，翘曲度对双层锗烯光学性质的影响主要分布在紫外和可见光区域，翘曲度可以有效地调节双层锗烯的电子结构和光学性质。通过翘曲度的调节，揭示了它们在光电子工业中的潜在应用，如光电探测器、传感器、低功率激光器等。

该文章以题为“Effect of warpages on electronic structure and optical properties of bilayer germanene”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 能带结构。(a) ?1 = 0.066 nm，(b) ?2 = 0.069 nm，(c) ?3 = 0.071 nm，(d) ?4 = 0.073 nm，(e) ?5 = 0.075 nm，(f) ?6 = 0.079 nm。

图2. 介电函数。(a) 介电函数实部；(b) 介电函数虚部。

文章信息：

Effect of warpage on the electronic structure and optical properties of bilayer germanene

Qihang Xiong, Weifu Cen, Xingtong Wu, Cong Chen

J. Semicond. 2022, 43(12): 122102 doi: 10.1088/1674-4926/43/12/122102

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/12/122102

来源：半导体学报