Na掺杂MoS 2 及MoS 2 /ZnO异质结的第一性原理研究
发布时间：2020-12-23 15:48
目前,集成电路已经在各个行业中发挥着重要的作用,集成电路的不断发展离不开二维超薄材料的贡献。2004年首次剥离出单层的石墨烯,因其具有优异的光学、电学、力学特性,在材料、微纳加工、能源等方面具有重要的应用前景,同时也促进了二维材料领域迅猛的发展。然而本征的石墨烯是零带隙,开关电源电流较小,需要通过改变应力,增加电压等方法调整能带宽度,以拓宽其在光电器件上的应用。近年来,类石墨烯材料进入了人们的视野,二维过渡金属硫族化合物MoS2作为类石墨烯材料的典型代表,是直接带隙半导体,带隙约为1.9eV,吸收窗口处于可见光区,且吸收效率高,但单层MoS2的光吸收量有限;而ZnO的带隙较宽（约3.4eV）,吸收窗口在紫外区,但吸收效率低,将MoS2和ZnO两种材料剥离成单层并且组成异质结,可以有效的发挥出各自的优点,实现性能的互补。除此之外,我们可以通过掺杂的方式对MoS2进行改性,得到更有利于其广泛应用的性质。在本文中我们采用了基于密度泛函理论的第一性原理计算和分析,对单层MoS2掺杂不同...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯结构
第一章绪论4图1.2二硫化钼分子结构和多层堆垛结构1.2.2MoS2电子结构单层MoS2的应用主要是由于其独特的能带宽度和态密度性质。块状的MoS2的能带为1.3eV的间接带隙，价带顶和导带底分别位于Г和K高对称点。随着MoS2层数的减少带隙逐渐的增加，单层的MoS2变为直接带隙，值约为1.9eV，且价带顶和导带底均位于K点[17-18]。MoS2的能带宽度对于外界应力也十分的敏感，当外界施加机械应变时，单层MoS2的带隙会变小，从而实现从半导体向金属性质的转换。在单层半导体MoS2中，10%左右的双轴作用拉伸应变可以导致其性质由半导体向金属性质的过渡。1.2.3MoS2制备方法1、机械剥离法是最简单最直接的二维材料制备方法。这种方法是通过物理外力破坏分子之间的范德瓦尔斯力得到二维材料的方法。2004年，Geim等人首次使用了机械剥离法，成功剥离出单层石墨烯，这证明了二维材料是可以单独稳定存在的，也掀起了对二维材料研究的热潮。机械剥离法的分为四个步骤：一、先将物质层状的薄片放置在胶带上。二、通过反复的粘连，破坏分子之间的作用力，得到更薄的薄片。三、将胶带上的层状物质转移到基底上（一般为SiO2和Si等）静置一段时间后缓慢的剥离胶带。四、
第二章第一性原理和计算软件12图2.1Hartree方程求解流程图2.3波恩-奥本海默近似玻恩–奥本海默近似（Born-Oppenheimerapproximation），又称之为绝热近似[36,37]。在求解薛定谔方程的波函数时，由于体系中自由度过多，在实际计算中几乎无法进行，原子核的质量要比电子大4个数量级，所以电子的速度在相同的作用下会大于原子核的速度，这样的速度差异就可以近似的看成是电子在静止的原子核所构成的势场中进行运动，不能确切的知道电子所在的方位，只能计算出平均作用力。所以，用这种近似的方法，可以对原子核和电子进行坐标分离，让求解复杂的整个体系的波函数转变为求解原子核波函数和求解电子波函数的两个简单的波函数。在大多数情况下精确度高，并且能够解决较多的量子力学问题。E]rre)r(Vm2h[jiji2ii2ii2（2-8）在以上的式子中，2ii2m2h和ii)r(V是单粒子能量，jiji2rre是粒子之间的作用能量这种近似方法是只有所在电子态能量足够分离的情况下才有效，当电子态出现较差或者近似的时候，波恩-奥本海默近似方法就会失效。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress in the Fabrication, Properties, and Devices of Heterostructures Based on 2D Materials[J]. Yanping Liu,Siyu Zhang,Jun He,Zhiming M.Wang,Zongwen Liu. Nano-Micro Letters. 2019(01)
[2]石墨烯基二维垂直异质结的制备及光电子器件[J]. 戴明金,高峰,杨慧慧,胡云霞,胡平安. 材料科学与工艺. 2017(03)
[3]Cu掺杂氧化锌氧化物的热学性能[J]. 张飞鹏,潘慧,黄晓亚,王新练,曾宏,张忻. 压电与声光. 2015(05)
[4]La,Ce,Nd掺杂对单层MoS2电子结构的影响[J]. 雷天民,吴胜宝,张玉明,郭辉,陈德林,张志勇. 物理学报. 2014(06)
[5]类石墨烯二硫化钼及其在光电子器件上的应用[J]. 汤鹏,肖坚坚,郑超,王石,陈润锋. 物理化学学报. 2013(04)
[6]稀土元素(Ce,Pr)掺杂GaN的电子结构和光学性质的理论研究[J]. 李倩倩,郝秋艳,李英,刘国栋. 物理学报. 2013(01)
[7]ZnO纳米薄膜的电化学制备及其AFM形貌表征[J]. 袁博,夏惠,王晓雄,徐永祥,李相银. 大学物理实验. 2010(03)
[8]Al掺杂ZnO粉体的第一性原理计算及微波介电性质[J]. 黄云霞,曹全喜,李智敏,李桂芳,王毓鹏,卫云鸽. 物理学报. 2009(11)
本文编号：2933959
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯结构
第一章绪论4图1.2二硫化钼分子结构和多层堆垛结构1.2.2MoS2电子结构单层MoS2的应用主要是由于其独特的能带宽度和态密度性质。块状的MoS2的能带为1.3eV的间接带隙，价带顶和导带底分别位于Г和K高对称点。随着MoS2层数的减少带隙逐渐的增加，单层的MoS2变为直接带隙，值约为1.9eV，且价带顶和导带底均位于K点[17-18]。MoS2的能带宽度对于外界应力也十分的敏感，当外界施加机械应变时，单层MoS2的带隙会变小，从而实现从半导体向金属性质的转换。在单层半导体MoS2中，10%左右的双轴作用拉伸应变可以导致其性质由半导体向金属性质的过渡。1.2.3MoS2制备方法1、机械剥离法是最简单最直接的二维材料制备方法。这种方法是通过物理外力破坏分子之间的范德瓦尔斯力得到二维材料的方法。2004年，Geim等人首次使用了机械剥离法，成功剥离出单层石墨烯，这证明了二维材料是可以单独稳定存在的，也掀起了对二维材料研究的热潮。机械剥离法的分为四个步骤：一、先将物质层状的薄片放置在胶带上。二、通过反复的粘连，破坏分子之间的作用力，得到更薄的薄片。三、将胶带上的层状物质转移到基底上（一般为SiO2和Si等）静置一段时间后缓慢的剥离胶带。四、
第二章第一性原理和计算软件12图2.1Hartree方程求解流程图2.3波恩-奥本海默近似玻恩–奥本海默近似（Born-Oppenheimerapproximation），又称之为绝热近似[36,37]。在求解薛定谔方程的波函数时，由于体系中自由度过多，在实际计算中几乎无法进行，原子核的质量要比电子大4个数量级，所以电子的速度在相同的作用下会大于原子核的速度，这样的速度差异就可以近似的看成是电子在静止的原子核所构成的势场中进行运动，不能确切的知道电子所在的方位，只能计算出平均作用力。所以，用这种近似的方法，可以对原子核和电子进行坐标分离，让求解复杂的整个体系的波函数转变为求解原子核波函数和求解电子波函数的两个简单的波函数。在大多数情况下精确度高，并且能够解决较多的量子力学问题。E]rre)r(Vm2h[jiji2ii2ii2（2-8）在以上的式子中，2ii2m2h和ii)r(V是单粒子能量，jiji2rre是粒子之间的作用能量这种近似方法是只有所在电子态能量足够分离的情况下才有效，当电子态出现较差或者近似的时候，波恩-奥本海默近似方法就会失效。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress in the Fabrication, Properties, and Devices of Heterostructures Based on 2D Materials[J]. Yanping Liu,Siyu Zhang,Jun He,Zhiming M.Wang,Zongwen Liu. Nano-Micro Letters. 2019(01)
[2]石墨烯基二维垂直异质结的制备及光电子器件[J]. 戴明金,高峰,杨慧慧,胡云霞,胡平安. 材料科学与工艺. 2017(03)
[3]Cu掺杂氧化锌氧化物的热学性能[J]. 张飞鹏,潘慧,黄晓亚,王新练,曾宏,张忻. 压电与声光. 2015(05)
[4]La,Ce,Nd掺杂对单层MoS2电子结构的影响[J]. 雷天民,吴胜宝,张玉明,郭辉,陈德林,张志勇. 物理学报. 2014(06)
[5]类石墨烯二硫化钼及其在光电子器件上的应用[J]. 汤鹏,肖坚坚,郑超,王石,陈润锋. 物理化学学报. 2013(04)
[6]稀土元素(Ce,Pr)掺杂GaN的电子结构和光学性质的理论研究[J]. 李倩倩,郝秋艳,李英,刘国栋. 物理学报. 2013(01)
[7]ZnO纳米薄膜的电化学制备及其AFM形貌表征[J]. 袁博,夏惠,王晓雄,徐永祥,李相银. 大学物理实验. 2010(03)
[8]Al掺杂ZnO粉体的第一性原理计算及微波介电性质[J]. 黄云霞,曹全喜,李智敏,李桂芳,王毓鹏,卫云鸽. 物理学报. 2009(11)
本文编号：2933959
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2933959.html
