二维过渡金属硫族化合物范德华结的电荷输运特性研究

发布时间：2024-12-08 22:51

　　二维过渡金属硫族化合物(transitionmetal dichalcogenides,TMDC)具有原子级的厚度,无悬挂键的表面和半导体特性,是构筑范德华结的理想材料,被认为是下一代半导体材料的有力竞争者。典型的范德华结是由单层二维材料通过机械堆垛,相互交叠而形成的。这种独特的结构使其具有与传统器件不同的电荷输运特性。因此,研究范德华结电荷输运的物理机制与调控规律对发展范德华结半导体器件由重要意义。本文采用密度泛函理论(DFT)结合非平衡格林函数(NEGF)方法,系统研究了 TMDC范德华结的电子结构及界面电荷输运行为。探究了 TMDC单层和范德华结构的能谷性质和层间耦合特性。发现了单层TMDC具有空间反演对称性破缺形成的能级简并的K(K')和Q(Q')能谷,证明了简并能谷上自旋轨道耦合导致的能级劈裂现象;阐明了 AA堆垛和AB堆垛的范德华同质结构中,上下两层材料能谷的对应关系与相互作用强度,依据能级劈裂的大小,各个能谷层间相互作用强度的关系是Γ>Q(Q')>价带K(K')>导带K(K');发现了能带对准和层间耦合强度是决定范德华异质结层间电荷输运性能的主要因素。为开...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１二维材料的分类

到几个原子层厚度，就是二维材料。??２００４年，英国曼彻斯特大学的Ｇｅｉｍ和Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ采用机械剥离的方法??从石墨中分离出了第一种二维材料——石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）。石墨烯的出现证明??单原子厚度的薄膜可以稳定地存在石墨烯具有独特的电子结构，在费米??能级处的电子有效....

图１－２多层ＴＭＤＣ示意图，分别为ＡＡ和ＡＢ堆垛的ＴＭＤＣ晶体结构

二维过渡金属硫族化合物范德华结的电荷输运特性研宄??１．１二维过渡金属硫族化合物??ＴＭＤＣ的化学式为ＭＸ２。过渡金属原子Ｍ夹在两层硫属元素原子之间，??一个过渡金属原子由六个硫属元素原子配位形成八面体或三面棱柱形多面体，??如图１－２所示。每个单层ＴＭＤＣ内，Ｍ－Ｘ原子之间有共....

图１－３单层Ｍ〇Ｓ２压电器件的结构以及工作原理Ｉ％

０ＧＰａ，与不锈钢接近Ｉ５８】。此外，单层ＭｏＳ２的断裂??强度达到了其杨氏模量的１０％左右。第一原理ＤＦＴ计算表明＿单层Ｍ〇Ｓ２单??层Ｍ〇Ｓ２可以承受高达１１％的应变而不断裂，因此应变是调控其性能的好办??法。??单层ＴＭＤＣ的空间反演对称性破缺同样使得奇数层的ＴＭＤＣ具有压....

图１－５底门极（ａ）与双门极（ｂ）的ＴＭＤＣ范德华结示意图??不同的ＴＭＤＣ单层具有不同的功函数

北京科技大学博士学位论文??１．２二维过渡金属硫族化合物范德华结构??传统异质结中，界面处的两种组成单元是以化学键结合在一起，若两种??材料的界面结构相差甚远，就会产生很强的残余应力。二维材料的表面是无??悬挂键的，因此在堆垛的时候可以不受晶格常数失配的限制。将不同的２Ｄ材??料....

本文编号：4015133