1. 研究目的与意义（文献综述）

目前已经发现的二维纳米材料包括石墨烯（graphene）、硅烯（silicene）、磷烯（phosphorene）、锡烯（stanene）以及过渡金属硫化物（如mos2）等。最近，科研人员成功制备出了硼的二维纳米材料——硼烯（borophene）。铝与硼是同族元素，两者具有相似的性质，科研人员预测铝元素也能形成类似的结构——铝烯（aluminene）。本课题旨在通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法来分析本征以及表面修饰下硼烯及铝烯的诸多物理性质。首先通过计算本征及不同元素的表面修饰下的硼烯和铝烯的声子谱，分析动力学稳定性，论证实验上的可行性。其次，研究和分析硼烯和铝烯在不同元素修饰下的电子结构，分析其可能存在的物理性质，为改善硼烯和铝烯的诸多物理性质提供思路。

2.意义：

石墨烯的成功制备带给学术界极大的震撼，在此之前，人们认为二维晶体在任何温度下都不能稳定存在，而石墨烯诞生则否定了这个结论。二维纳米材料通常具有优良的物理性质以及丰富的电子结构，有巨大的应用价值，为未来的新型器件制造打下了基础。硼元素在元素周期表上与碳元素很接近，具有类似碳元素的sp2杂化轨道，成为了科学界开拓纳米材料研究领域的新对象，为二维纳米材料的研究提供了新的思路。近年来的研究表明，硼烯具有石墨烯所不具备的特点，有望取代石墨烯的地位，将二维纳米材料的研究带入了一个新的高度。此外，理论研究表明铝元素也能形成类似的结构。utaustin的deji akinwande教授认为如果铝烯能够在实验室中制备出来，那么它的导电性将超过石墨烯和硼烯。

2. 研究的基本内容与方案

对本征状态下的硼烯和铝烯进行第一性原理计算的分析，计算硼烯和铝烯的能带结构、态密度和声子散射图，验证硼烯和铝烯结构的稳定性。然后对硼烯和铝烯进行各种元素的修饰，找到改善硼烯和铝烯性质的方法。结合本人的能力，拟采用Materials Studio的CASTEP模块进行计算。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容和计划安排，熟悉计算软件；完成开题报告。

第4周：理解计算原理方法，掌握二维硼烯与铝烯的结构建模、计算参数的选择。

第5-6周：计算本征硼烯和铝烯的声子谱，考察其动力学稳定性。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]le m q, mortazavi b, rabczuk t. mechanicalproperties of borophene films: a reactive molecular dynamics investigation[j].nanotechnology, 2016, 27(44):445709.

[2]刘忠范. 二维硼(硼烯)的成功实验获得[j]. 物理化学学报, 2016,32(5):1053-1054.

[3] peng b, zhang h, shao h, et al. electronic,optical, and thermodynamic properties of borophene from first-principlecalculations[j]. journal of materials chemistry c, 2016, 4(16):3592-3598.