二维单层过渡金属薄膜结构稳定性的第一性原理研究

发布时间：2022-12-17 11:39

　　计算物理被运用于诸多科学研究领域中,其中基于密度泛函理论的第一性原理计算更是取得了光彩夺目的成就。许多成熟高效的第一性原理计算软件在众多科研领域中得到应用,如材料科学、化学、地理、生物学和计算机科学。计算机技术迅猛发展的今天,第一性原理计算方法在科研工作中扮演了不可或缺的角色。一直以来,过渡金属吸引着众多科学研究者的注意力。低维材料不同于三维材料,由于材料维度的降低,呈现出奇妙的物理效应。目前,实验上绝大部分制备的二维材料都是附着在基底上。然而基底可能对二维原子层的电子性质等产生影响。为研究二维材料本身的性质,我们运用第一性原理计算,系统研究了过渡金属Mo,Cr和Ta的二维单层薄膜的电子结构和结构稳定性。我们计算了Mo、Cr和Ta的各种二维结构（长方、正方、六角、斜方和中心长方结构）的结合能和电子结构。结果表明Mo薄膜的二维斜方和二维中心长方晶体结构可以稳定存在。这是由于Jahn-Teller效应破坏能级的简并态,体系的结构形变成不对称的结构,最终使体系更加稳定。类似的,由于Jahn-Teller效应,Cr薄膜的二维斜方晶格结构和二维中心长方结构是稳定的。Ta薄膜的对称性高的二维六角和... 

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【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
中文文摘
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 单元素二维原子晶体理论研究进展
    1.3 单元素二维原子晶体实验研究进展
    1.4 Jahn-Teller效应简介
    1.5 本论文的选题依据及研究内容
第2章 密度泛函理论和第一性原理计算
    2.1 密度泛函理论(DFT)
        2.1.1 绝热近似
        2.1.2 密度泛函理论(DFT)
        2.1.3 局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)
    2.2 自治计算
    2.3 赝势方法
        2.3.1 赝势的导出
        2.3.2 模守恒赝势和超软赝势
    2.4 VASP软件包简介
    2.5 结合能的计算
第3章 Mo二维原子薄片的Jahn-Teller效应
    3.1 引言
    3.2 理论模型和计算方法
        3.2.1 理论模型
        3.2.2 计算方法
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 结构分析与Jahn-Teller效应
        3.3.2 电子结构性质
        3.3.3 电荷密度分析
    3.4 本章小结
第4章 Cr二维原子薄片的Jahn-Teller效应
    4.1 引言
    4.2 理论模型和计算方法
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 结构分析与Jahn-Teller效应
        4.3.2 电子结构性质
        4.3.3 电荷密度分析
    4.4 本章小结
第5章 Ta二维原子薄片的结构稳定性
    5.1 引言
    5.2 理论模型和计算方法
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 结构分析
        5.3.2 电子结构性质
        5.3.3 电荷密度分析
    5.4 结果和讨论
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
个人简历



本文编号：3719863