Z型二硫化钼结构自旋输运研究
发布时间：2020-12-29 21:43
二硫化钼是一种类似石墨烯的二维纳米材料,因其优异的材料特性,被认为是新一代电子器件的理想材料。和石墨烯等二维材料相比,二硫化钼材料本身有更强的自旋属性,在自旋器件上的应用更是近几年的研究热点。本文采用紧束缚近似模型和递归格林函数方法,研究了单层二硫化钼纳米条带和两种不同形状的Z字型二硫化钼输运结构的自旋输运性质。本文首先介绍了单层二硫化钼的结构、制备、材料特性、应用以及在自旋器件方面的研究现状。其次阐述了本文中仿真计算的理论基础和输运模型,包括三能带紧束缚近似模型和自旋输运理论。最后在第三章和第四章介绍了本文的主要工作和研究结论,如下:1.研究了两种二硫化钼均匀条带输运结构的自旋输运性质,从能带结构发现,锯齿型二硫化钼条带的自旋能带会分离,表现为金属性;扶手椅型二硫化钼条带的自旋能带不会分离,存在带隙。接着从态密度分布分析了两种条带在边缘态输运模型下每条能带对应的电子输运通道在条带的哪个边缘,其中扶手椅型条带由于两个边缘上的Mo、S原子数相等,所以电子会均匀地在两个边缘上输运。两种条带的自旋电导表明,两种条带的自旋输运都没有极化现象,所以我们在本文中所有结构的沟道上添加一个铁磁场,通过...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单层二硫化钼平面结构
杭州电子科技大学硕士学位论文2钼是三层原子结构模型，上下两层为S原子，两个S原子之间间距为3.135，中间为Mo原子层；层内的Mo原子、S原子之间通过很强的共价键连接，保证单层结构中结构的稳定性。多层二硫化钼结构中层与层之间是通过较弱的范德华力堆叠在一起，使得和石墨烯一样，可以通过物理剥离法进行层与层分离得到单层的二硫化钼片。图1.1单层二硫化钼平面结构图1.2二硫化钼单层结构侧面图1.1.2单层二硫化钼的制备二硫化钼在自然界中以辉钼矿的形式存在，最早的高纯度单层二硫化钼片就是从辉钼矿中获取的，并制作出第一支高性能的二硫化钼晶体管。目前获得单层二硫化钼的方法主要是通过合成或者化学气相转移得到，主要的制备方法有：机械剥离法、液相剥离、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电化学法、热解法等，但是各种制备方法都有各自的优缺点，很难同时兼顾大尺寸、高质量、精确控制层数、大规模量产等要求，如何大规模获取高质量的大尺寸单层二硫化钼纳米片仍是目前的研究热点。1.机械剥离法单层石墨烯最早就是由AndreGeim和Novoselov在实验室里利用机械剥离法层层剥离得到[1]，二硫化钼层与层之间是由范德华力堆叠吸附在一起，所以也可以用机械剥离法剥离出单层的二硫化钼纳米片，2010年，KF.Mark和C.Lee在实验室中利用该方法成功从多层
杭州电子科技大学硕士学位论文4件、半导体晶体管等器件的应用中有着绝对的优势；除此之外，单层的二硫化钼纳米片对压力、气体、杂质等反应较灵敏，由此各界学者对二硫化钼传感器也进行了多方面的研究，二硫化钼俨然成为最具应用前景的二维材料。通过第一性原理计算得到二硫化钼的能带结构如图1.3所示，二硫化钼的导带底处于布利渊区的K点，但是价带顶会随着二硫化钼层数减少而由Gamma点移动至K点[13]。也就是说多层二硫化钼是间接带隙结构，晶体态的间接带隙宽度约为1.29eV，随着层数的减少，间接带隙逐渐增大，但是激子在K点上的直接跃迁能几乎不变；单层二硫化钼是直接带隙结构，带隙为1.8eV。二硫化钼拥有优异的光学性质，随着二硫化钼纳米层层数减少，光致发光越强，单层二硫化钼是直接带隙结构，他的发光效率最强[14]，同时也是制备光电器件的理想材料。和体态结构相比，单层二硫化钼结构的PL量子产量极高[2]，介电常数更低，激子结合能更高[15]，单层二硫化钼在荧光探测器、光电晶体管等光学器件上的应用极广，后续我们将举例说明。图1.3单层、两层、和晶体态（多层）二硫化钼能带结构1.场效应晶体管早在2017年，Ayari团队利用8-40nm大小的二硫化钼纳米片制作出第一只场效应器件[16]，在零栅压和常温下，测得该二硫化钼纳米片的平面电阻率约为0.3-4Ω，电子迁移率在10-50211范围内，器件的电流开关比更是高达105。2011年，B.Radisavljevic团队
【参考文献】：
博士论文
[1]石墨烯纳米结构中输运性质的研究[D]. 王晶.中国科学技术大学 2014
本文编号：2946376
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单层二硫化钼平面结构
杭州电子科技大学硕士学位论文2钼是三层原子结构模型，上下两层为S原子，两个S原子之间间距为3.135，中间为Mo原子层；层内的Mo原子、S原子之间通过很强的共价键连接，保证单层结构中结构的稳定性。多层二硫化钼结构中层与层之间是通过较弱的范德华力堆叠在一起，使得和石墨烯一样，可以通过物理剥离法进行层与层分离得到单层的二硫化钼片。图1.1单层二硫化钼平面结构图1.2二硫化钼单层结构侧面图1.1.2单层二硫化钼的制备二硫化钼在自然界中以辉钼矿的形式存在，最早的高纯度单层二硫化钼片就是从辉钼矿中获取的，并制作出第一支高性能的二硫化钼晶体管。目前获得单层二硫化钼的方法主要是通过合成或者化学气相转移得到，主要的制备方法有：机械剥离法、液相剥离、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电化学法、热解法等，但是各种制备方法都有各自的优缺点，很难同时兼顾大尺寸、高质量、精确控制层数、大规模量产等要求，如何大规模获取高质量的大尺寸单层二硫化钼纳米片仍是目前的研究热点。1.机械剥离法单层石墨烯最早就是由AndreGeim和Novoselov在实验室里利用机械剥离法层层剥离得到[1]，二硫化钼层与层之间是由范德华力堆叠吸附在一起，所以也可以用机械剥离法剥离出单层的二硫化钼纳米片，2010年，KF.Mark和C.Lee在实验室中利用该方法成功从多层
杭州电子科技大学硕士学位论文4件、半导体晶体管等器件的应用中有着绝对的优势；除此之外，单层的二硫化钼纳米片对压力、气体、杂质等反应较灵敏，由此各界学者对二硫化钼传感器也进行了多方面的研究，二硫化钼俨然成为最具应用前景的二维材料。通过第一性原理计算得到二硫化钼的能带结构如图1.3所示，二硫化钼的导带底处于布利渊区的K点，但是价带顶会随着二硫化钼层数减少而由Gamma点移动至K点[13]。也就是说多层二硫化钼是间接带隙结构，晶体态的间接带隙宽度约为1.29eV，随着层数的减少，间接带隙逐渐增大，但是激子在K点上的直接跃迁能几乎不变；单层二硫化钼是直接带隙结构，带隙为1.8eV。二硫化钼拥有优异的光学性质，随着二硫化钼纳米层层数减少，光致发光越强，单层二硫化钼是直接带隙结构，他的发光效率最强[14]，同时也是制备光电器件的理想材料。和体态结构相比，单层二硫化钼结构的PL量子产量极高[2]，介电常数更低，激子结合能更高[15]，单层二硫化钼在荧光探测器、光电晶体管等光学器件上的应用极广，后续我们将举例说明。图1.3单层、两层、和晶体态（多层）二硫化钼能带结构1.场效应晶体管早在2017年，Ayari团队利用8-40nm大小的二硫化钼纳米片制作出第一只场效应器件[16]，在零栅压和常温下，测得该二硫化钼纳米片的平面电阻率约为0.3-4Ω，电子迁移率在10-50211范围内，器件的电流开关比更是高达105。2011年，B.Radisavljevic团队
【参考文献】：
博士论文
[1]石墨烯纳米结构中输运性质的研究[D]. 王晶.中国科学技术大学 2014
本文编号：2946376
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2946376.html
