一、引言ensp;
2004年，英国曼彻斯特大学Andre Geim研究组发现了单层原子厚度的石墨结构具有二维的蜂窝状网格晶格，使人们认识到二维六元环晶体的存在。石墨烯拥有与石墨不同的性质：只有一个原子层的厚度，柔韧性好，强度高，导电性好，热导率极高。自此，就掀起来二维材料在各领域的应用。然而石墨烯固有的“零带隙”特点使其在半导体器件或集成电路领域中的应用受到限制，随着石墨烯材料的研究深入，越来越多的科学家开始关注具有单层结构的类石墨烯材料。
实验室中通常合成二维材料的方法有化学气相沉淀法和物理剥离法，尤其是物理剥离法可以得到结构单一的二维材料。但这种方法应用的前提要求二维材料的体结构是层状结构，层与层之间的相互作用力是范德华力。
ZnO是由II-VI族元素构成的半导体材料，具有宽禁带、较高的激子束缚能和光电耦合率，较低的介电常数以及较大的压电特性。二维的ZnO在理论及实验上都已经得到证实，其结构与石墨烯类似，具有平面六角结构。ZnO这种半导体材料，理论上预测它可以从体结构转换成平面结构。但实验上发现，这种现象只存在于层数比较少的时候，但只要层数增加体结构就无法转换成平面结构。这种理论和实验的差别原因是什么呢？我们考虑到，在实验室中，无法避免载流子的掺杂对其影响，所以本次课题拟采用第一性原理模拟研究载流子对ZnO类石墨烯平面结构稳定性的影响。
本次课题研究将致力于研究载流子掺杂对ZnO类石墨烯结构稳定性的影响，二维材料因其载流子迁移和热量扩散都被限制在二维平面内，使得这种材料展现出许多奇特的性质。其带隙可调的特性在场效应管、光电器件、热电器件等领域应用广泛。ZnO体材料是一种典型的半导体，它的二维结构是一种类石墨烯结构，本次毕设拟研究载流子掺杂对其结构稳定性的影响。
二、ZnO体材料的研究进展
早在1966年，Niccol等人就采用电子束激发制备了ZnO材料，并在低温下观察到紫外受激辐射现象。 然而当温度升高时，其紫外受激发射强度迅速消失。 同年，Reynolds 等人采用波长为 325nm 的 He-Cd 激光器作为泵浦源，输出功率为 40mW，获得了 ZnO 微晶薄膜的紫外激光输出，于是 ZnO 这种材料重新引起人们的注意，并迅速成为半导体激光器件研究的国际新热点。
此后，对 ZnO 的研究又取得了一系列进展，1997 年 Segama 等人报道了当激发光波波矢与 ZnO 纳米晶粒的 c 轴取向的夹角为 0° 时，产生 ZnO 激射所需的阈值最低，使得生长（002）择优取向的 ZnO 纳米晶体显得十分重要。1999 年美国西北大学曹慧等人在 ZnO 多晶粉末薄膜上观测到的自形成谐振腔随机紫外激光最具代表性，《Nature》 将此评述为激光技术的重要发展。 2000 年日本的Sekiguchi 等采用水热合成法生长出直径约为 10mm 的 ZnO 单晶，阴极射线发光光谱结果表明在 ZnO 晶体的棱柱面观察到了最强的紫外发射。 Makino 等人设计制备了 MgZnO/ZnO 量子阱结构并观察到了激子发射。 而自从 Dietl于 2000 年由 Zener exchange 的理论预测，Mn 掺杂的 p-type ZnO 可以形成居里温度高于室温的稀磁半导体后，各研究组在氧化物稀磁性半导体的研究上更是如火如荼的展开。 Dietl 等人理论预测过半导体带隙宽度与居里温度的关系图。在 2001 年的时候，美国加州大学的一个研究组利用气相沉积法制出了ZnO 的纳米线而且还得到了其受激辐射。 随着不断探索，近几年内，很多研究组也开始通过不同的制备方法得到了各种形态的 ZnO 低维纳米结构，并对得到的低维 ZnO 材料的性质进行了相关研究。2010 年，李爽等人研究了不同衬底温度下 ZnO 的 XRD 图。
三、 ZnO 表面结构的研究进展
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