文献综述
1 引言
自从2004年单层石墨烯通过机械剥离的方式被制备出来[1]，其新奇的物理性质获得了广泛关注，也使二维材料成为了热门的研究领域。在量子限域效应的影响下，二维材料的一系列性质都不同于块体材料。因为高迁移率、出色的力学性质以及大的比表面积等优点，二维材料在未来纳米器件的应用上远景广大[2]。
尽管二维材料展现出了很多迷人的性质和光明的前景，它们或多或少都存在着一些不足，从而限制了这些材料的应用。石墨烯作为第一个被合成出来的二维材料，具有高迁移率、高强度、高热导率等优点，因而可应用在高速电子传输、能源、气敏性传感、DNA测序等方面[3]。但石墨烯的带隙为零，对其作为半导体材料的应用造成了不利影响。而在引起关注的过渡金属硫化物中，二硫化钼适中的直接带隙带来了广泛的光电应用，但它本身也有着迁移率不高的缺点。这些不足事实上进一步推动了对于二维材料的探索，促使人们通过理论和实验研究的拓展寻找更多具有特定优越性能的二维材料。
随着研究的深入，类石墨烯的二维材料愈发丰富多样。IV和V主族的一系列单元素二维材料都从理论预测变为了现实，包括硅烯、锗烯、锡烯、磷烯、砷烯和锑烯。2015年末，一种新的二维材料硼烯也通过超高真空分子束外延制备出来，并如之前的理论计算所料表现出独特的多形性[4]。IV主族的硅烯、锗烯、锡烯均具有与石墨烯类似的电子结构，研究发现它们都在布里渊区的K点存在线性色散的狄拉克锥，从而都有可能在实验温度范围内观察到量子自旋霍尔效应。但由于自旋轨道耦合作用的不同影响，它们具有递增的能隙[5]。V主族的磷烯具有适中的直接带隙和高迁移率，已经有性能优异的二维黑磷场效应晶体管制备出来[6]。而相较于磷，V主族中砷和锑的化学稳定性更好，砷烯和锑烯也在理论和实验研究中表现出更好的潜力。
这些二维材料独特的电子结构导致了新奇的电子性质，它们同中有异的电子结构既决定了各自电子性质的相似和差异，也影响到不同材料的电子器件应用。同时，相应的电子结构对比和分析也为二维材料的电子结构性能调控提供了理论基础。由于二维材料的比表面积很大，其作为气体传感器的应用激发了人们对二维材料吸附原子/分子的研究兴趣。不仅如此，表面功能化即通过原子和分子对二维材料的表面修饰改性达到特定掺杂，也自然成为了调控二维材料电子结构性能的有效手段。近年来，关于磷烯、砷烯吸附原子/分子的第一性原理计算取得了一系列研究进展，对吸附原子掺杂带来的电子结构性能影响进行了详细分析。本课题正是基于密度泛函理论，根据当前锑烯表面功能化尚未完善的理论计算进一步研究，探索通过表面修饰调控锑烯电子结构性能的机理和应用。
- 锑烯
2.1 锑烯的基本结构性质
锑具有与黑磷类似的层状块体结构，但它最稳定的结构属于三角晶系的类硅烯结构。由于锑的化学性质比磷更不活泼，单层或少层锑烯也被认为比黑磷更稳定[3]。锑烯首先在2015年初被理论设计出来，Zhang等人[7]通过理论计算的声子谱，证明锑烯动力学稳定。其中锑烯模型的单层上，每个Sb原子（具有5个价电子）与3个相邻原子成键，并构成类似硅烯和锗烯的翘曲蜂窝状结构。文中发现，锑烯层数减少至一层时，出现了半金属到半导体的转变。同时，当施加的双轴应变大于等于7%时，单层锑从间接带隙半导体转变为直接带隙半导体。后来，经过对其他锑烯结构结合能的理论计算，三角晶系的单层结构被确认是最稳定的。此外，锑烯正交晶系相的结合能略低于三角晶系，是其次稳定相[8]。
2.2 锑烯的制备
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