金属硫族化合物MX 4 的第一性原理研究
发布时间：2021-08-26 18:25
现代科学技术的进步和新材料的研究领域的不断扩展,对人们的日常生活产生了巨大的影响。随着研究的不断深入,人们发现二维材料具备与块体材料不同的独特性能,这使得二维材料在科学研究以及技术发展中占有越来越重要的地位。因此,设计具有新物性的二维材料是未来高科技领域发展的一个有重要价值的研究课题。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,设计了一系列二维MX4（M=Ru,Os;X=S,Se,Te）材料,并对MX4材料的物理性能进行研究,主要结论如下:1)设计了新型具有稳定结构的二维MX4单层材料,并预测了其电子结构。根据化学常识,我们设计了一种具有五元环结构的金属八配位的二维MX4（M=Ru,Os;X=S,Se,Te）材料,它是由中间的M金属原子层与两层X硫族原子层形成三明治的结构。在单层MX4（M=Ru,Os;X=S,Se,Te）材料中,单层RuS4、OsS4材料的结构是热力学稳定的。在我们计算的单层MX4的能带结构中,除了单层RuS4（半金属）,其他的都展现出金属性。这些材料的能带结构在费米能级或者费米能级附近都有一个能量简并点,并且这个能量简并点出现在高对称点r点处。在考虑了自旋轨道耦合...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ｈＢＮ的晶体结构ｍ??
（２）二维六方氮化硼（ｈＢＮ）??ｍ?Ｎ?ａｔｏｍ?ｉ?Ｂ?ａｔｏｍ??图１．２?ｈＢＮ的晶体结构ｍ??二维六方氮化硼（ｈＢＮ）是继石墨烯之后发现的一种二维单层材料。它是一种由相??同比例的氮原子和硼原子交替组成的六角蜂窝状结构的化合物，结构如图１．２所示。??在每一层中，硼和氮原子通过共价键结合，而这些层通过范德瓦尔斯力叠加在—起形??成块状晶体。块状的ｈＢＮ的晶格常数（ａ＝２．５０４Ａ，ａ为相邻两个原子之间的距离）与石??墨相近。单层的ｈＢＮ就是通常所说的白色石墨炼，它的热稳定性和化学稳定性都很突??出，虽然其几何结构与石墨烯非常类似，但与石墨烯截然不同的是六方氮化硼是宽禁??带的绝缘体。超薄二维ｈＢＮ纳米片是一种化学惰性的二维纳米材料，带隙在５．９ｅＶ以??上，成为许多二维电子和光电系统中理想的介电材料［８］。由于其良好的电绝缘性，二??维六方氮化硼（ｈＢＮ）己经被应用于电子设备中充当电荷防漏层。作为二维纳米材料大??家庭中的一员
??代表第ＩＶ－Ｘ族过渡金属元素，Ｘ代表硫族元素（如Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ），如图１．３所示。这些过??渡金属硫族化合物块体材料的结构性质与石墨（石墨烯的母体材料）以及六方氮化硼等??材料类似。层（Ｘ－Ｍ－Ｘ）与层之间依靠范德瓦尔斯相互作用结合在一起，而同一层原子??之间有着强烈的共价键。与二维平面结构的石墨烯不同的是，ＴＭＤｓ的单层结构是由??一个两层硫族原子中间夹着一层过渡金属原子的Ｘ－Ｍ－Ｘ夹层的二维结构。??单层或者几层的ＴＭＤｓ是直接带隙半导体，它们的带隙和载流子类型随着组分、??结构以及维度的不同而发生变化。在过渡金属硫化物层状结构中，层（Ｘ－Ｍ－Ｘ）与层之??间不同的堆叠方式有不同的晶相。ＴＭＤｓ材料中最常见的有１Ｔ相、２Ｈ相以及３Ｒ相，??其中字母前面的数字代表一个原胞中堆叠顺序中层的数目，而字母Ｔ、Ｈ、Ｒ分别代表??三角（ｔｒｉｇｏｎａｌ）、六角（ｈｅｘａｇｏｎａｌ）和斜方六面体（ｒｈｏｍｂｏｈｄｒａｌ）。其中，２／／相又有三种不??同的形貌。而在单层ＴＭＤｓ材料中
【参考文献】：
期刊论文
[1]The rare two-dimensional materials with Dirac cones[J]. Jinying Wang,Shibin Deng,Zhongfan Liu,Zhirong Liu. National Science Review. 2015(01)
本文编号：3364740
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ｈＢＮ的晶体结构ｍ??
（２）二维六方氮化硼（ｈＢＮ）??ｍ?Ｎ?ａｔｏｍ?ｉ?Ｂ?ａｔｏｍ??图１．２?ｈＢＮ的晶体结构ｍ??二维六方氮化硼（ｈＢＮ）是继石墨烯之后发现的一种二维单层材料。它是一种由相??同比例的氮原子和硼原子交替组成的六角蜂窝状结构的化合物，结构如图１．２所示。??在每一层中，硼和氮原子通过共价键结合，而这些层通过范德瓦尔斯力叠加在—起形??成块状晶体。块状的ｈＢＮ的晶格常数（ａ＝２．５０４Ａ，ａ为相邻两个原子之间的距离）与石??墨相近。单层的ｈＢＮ就是通常所说的白色石墨炼，它的热稳定性和化学稳定性都很突??出，虽然其几何结构与石墨烯非常类似，但与石墨烯截然不同的是六方氮化硼是宽禁??带的绝缘体。超薄二维ｈＢＮ纳米片是一种化学惰性的二维纳米材料，带隙在５．９ｅＶ以??上，成为许多二维电子和光电系统中理想的介电材料［８］。由于其良好的电绝缘性，二??维六方氮化硼（ｈＢＮ）己经被应用于电子设备中充当电荷防漏层。作为二维纳米材料大??家庭中的一员
??代表第ＩＶ－Ｘ族过渡金属元素，Ｘ代表硫族元素（如Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ），如图１．３所示。这些过??渡金属硫族化合物块体材料的结构性质与石墨（石墨烯的母体材料）以及六方氮化硼等??材料类似。层（Ｘ－Ｍ－Ｘ）与层之间依靠范德瓦尔斯相互作用结合在一起，而同一层原子??之间有着强烈的共价键。与二维平面结构的石墨烯不同的是，ＴＭＤｓ的单层结构是由??一个两层硫族原子中间夹着一层过渡金属原子的Ｘ－Ｍ－Ｘ夹层的二维结构。??单层或者几层的ＴＭＤｓ是直接带隙半导体，它们的带隙和载流子类型随着组分、??结构以及维度的不同而发生变化。在过渡金属硫化物层状结构中，层（Ｘ－Ｍ－Ｘ）与层之??间不同的堆叠方式有不同的晶相。ＴＭＤｓ材料中最常见的有１Ｔ相、２Ｈ相以及３Ｒ相，??其中字母前面的数字代表一个原胞中堆叠顺序中层的数目，而字母Ｔ、Ｈ、Ｒ分别代表??三角（ｔｒｉｇｏｎａｌ）、六角（ｈｅｘａｇｏｎａｌ）和斜方六面体（ｒｈｏｍｂｏｈｄｒａｌ）。其中，２／／相又有三种不??同的形貌。而在单层ＴＭＤｓ材料中
【参考文献】：
期刊论文
[1]The rare two-dimensional materials with Dirac cones[J]. Jinying Wang,Shibin Deng,Zhongfan Liu,Zhirong Liu. National Science Review. 2015(01)
本文编号：3364740
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