过渡金属掺杂和插层对二维材料性能调控的第一性原理研究

发布时间：2021-08-20 06:32

　　通常情况下二维材料的物理或化学性质未能满足未来纳米电子器件材料的所有要求。过渡金属掺杂能够有效的调控二维材料的电子结构并引入磁性,从而为二维材料在自旋电子器件和磁存储方面的应用提供材料基础。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了过渡金属掺杂磷烯、硫化铊对材料电子结构和磁性的调控,以及过渡金属插层对磷烯和硫化铊异质结电子结构和磁性的调控。这为他们在自旋电子器件相关领域的应用提供了理论基础。本文的研究主要可分为以下三个方面:1)研究了4d过渡金属取代掺杂和吸附掺杂对磷烯电子性质与磁性的调控。结果表明在单个4d过渡金属掺杂的体系中,磁矩随着4d金属价电子的改变而变化。同时4d过渡金属的掺杂改变了磷烯的电子结构,使体系表现为半金属、金属和半导体性质。当用两个不同种类的过渡金属掺杂时体系容易表现出稀磁半导体性质,磁矩局域的分布在过渡金属附近,近邻的磷原子有少部分磁矩。2)研究了3d和4d过渡金属对单层硫化铊电子结构和磁性的调控。无论是低掺杂浓度还是高掺杂浓度,所有过渡金属原子都向Tl₂S转移电荷,表现出n型掺杂。过渡金属的掺杂对硫化铊的电子结构和磁性都有显著的调控... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

二维材料的结构示意图，取自文献[15]

1 绪论ndreGeim） 和康斯但丁·诺沃肖洛夫（KonstantinNovoselov）在试验成功分离出石墨烯。由于他们在石墨烯中的开创性研究，在 2010 年尔物理学奖。石墨烯目前是世界上最薄、最坚硬的纳米材料，石墨烯较好。石墨烯比金刚石还要坚硬，其强度超出目前世界最好的钢铁数

(b) 硅烯能量随着晶格常数变化曲线，(c) 具有谱，(d) 硅烯的能带结构和态密度图。该图来自文献[17]硫族化合物二维材料(TMDs)族化合物 MX2(M 是过渡金属，X 是硫族的 S，Se1.4），在催化、能量存储、传感器和电子器件方面的过渡金属硫族化合物电子特性比较丰富，包括金属。当从体材料剥离出来单层或几层二维材料后渡金属硫族化合物在基础研究和技术应用上成为材料之一。


本文编号：3353005