基于第一性原理研究二维硫族化合物的物理性质
发布时间：2021-11-25 01:05
二维材料由于其具有独特的物理化学性质和潜在的应用前景而在一段时间以来倍受广大科研人员的关注。近年来,科研人员逐步丰富了二维材料体系并使其家族得以发展壮大,以MoS2和WS2为代表的过渡金属硫族化合物就是二维材料家族中的一个重要成员。研究表明,向二维MoS2中掺杂某些原子可以改变二维MoS2的一些性质,但在研究中往往忽视了掺杂后被破坏的半导体性质,从而使材料的应用受到了一定的限制,因此,通过掺杂的方法对材料相关性质进行调控具有重要意义。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了??133的二维MoS2和WS2超胞模型。计算结果表明,纯净的MoS2和WS2呈现良好的半导体性质,体系不显磁性。通过对MoS2和WS2体系分别替位式掺杂Mn、Fe、Co原子,体系均可获得磁性,但掺杂破坏了体系半导体结构,使体系均呈现半金属性质,并对掺杂了Mn、Fe、Co原子的MoS2和WS2体系进行了分析对比。接下来本文研究了非磁性原子C、Si、Ge掺杂WS2体系的性质,掺杂C、Si、Ge后的WS2体系可以呈现良好的窄带隙二维材料的特点,但体系出现了杂质能级。通过分析,文中选择了Si和Mn原子对WS2体系进...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
VASP程序流程图
14第3章单粒子掺杂MoS2与WS2体系的性质研究3.1研究模型的建立及计算方法3.1.1研究模型的建立对于二维MoS2与WS2这类材料而言，其原子配位形式并不是单一的，一般其常见的相包括有2H相及1T相。2H相的二维MoS2及WS2的结构是三角菱形的，而1T相近似于八面体结构，一般条件下2H相更为稳定。本文选择最为稳定的三角菱形结构进行研究，该结构的显著特点是，原子基本层结构包含三个由化学键紧紧相连的原子层，其中中间的原子层为过渡金属原子，两个S层位于过渡金属原子层的上下两侧。多层二维MoS2与WS2的基本层间的结合方式相同，都依靠范德瓦尔斯相互作用，这与石墨烯等大多数二维材料是一致的。文中利用MS软件建立了掺杂原子后的133的二维MoS2及WS2的超胞模型，为了防止层与层之间的相互作用，在Z轴方向构建了30埃的真空层。（a）MoS2单胞（b）133的MoS2掺杂结构（c）MoS2掺杂结构的俯视图（d）MoS2掺杂结构的侧视图图3.1掺杂原子后的MoS2结构模型图Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom图3.1是掺杂后的MoS2结构图。图中浅蓝色球为Mo原子，黄色球为S原子，紫色球为杂质原子。模型中共包含了8个Mo原子，18个S原子和1个杂质原子，添加杂质原子后，体系的掺杂浓度为11.11%。接下来按照同样的方法，又建立了掺杂后的WS2模型图，如图3.2所示。沈阳工业大学硕士学位论文
14第3章单粒子掺杂MoS2与WS2体系的性质研究3.1研究模型的建立及计算方法3.1.1研究模型的建立对于二维MoS2与WS2这类材料而言，其原子配位形式并不是单一的，一般其常见的相包括有2H相及1T相。2H相的二维MoS2及WS2的结构是三角菱形的，而1T相近似于八面体结构，一般条件下2H相更为稳定。本文选择最为稳定的三角菱形结构进行研究，该结构的显著特点是，原子基本层结构包含三个由化学键紧紧相连的原子层，其中中间的原子层为过渡金属原子，两个S层位于过渡金属原子层的上下两侧。多层二维MoS2与WS2的基本层间的结合方式相同，都依靠范德瓦尔斯相互作用，这与石墨烯等大多数二维材料是一致的。文中利用MS软件建立了掺杂原子后的133的二维MoS2及WS2的超胞模型，为了防止层与层之间的相互作用，在Z轴方向构建了30埃的真空层。（a）MoS2单胞（b）133的MoS2掺杂结构（c）MoS2掺杂结构的俯视图（d）MoS2掺杂结构的侧视图图3.1掺杂原子后的MoS2结构模型图Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom图3.1是掺杂后的MoS2结构图。图中浅蓝色球为Mo原子，黄色球为S原子，紫色球为杂质原子。模型中共包含了8个Mo原子，18个S原子和1个杂质原子，添加杂质原子后，体系的掺杂浓度为11.11%。接下来按照同样的方法，又建立了掺杂后的WS2模型图，如图3.2所示。沈阳工业大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀磁半导体的研究进展[J]. 赵建华,邓加军,郑厚植. 物理学进展. 2007(02)
博士论文
[1]高压下过渡金属硫族化合物的电输运性质及其金属化相变[D]. 刘鲍.吉林大学 2011
[2]自旋电子学材料的第一性原理研究[D]. 高国营.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]钴掺杂氧化锌稀磁半导体的电子结构和磁性研究[D]. 陶华龙.大连交通大学 2012
[2]单壁碳纳米管的第一性原理研究及对称性分析[D]. 宋开颜.沈阳工业大学 2007
本文编号：3517108
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
VASP程序流程图
14第3章单粒子掺杂MoS2与WS2体系的性质研究3.1研究模型的建立及计算方法3.1.1研究模型的建立对于二维MoS2与WS2这类材料而言，其原子配位形式并不是单一的，一般其常见的相包括有2H相及1T相。2H相的二维MoS2及WS2的结构是三角菱形的，而1T相近似于八面体结构，一般条件下2H相更为稳定。本文选择最为稳定的三角菱形结构进行研究，该结构的显著特点是，原子基本层结构包含三个由化学键紧紧相连的原子层，其中中间的原子层为过渡金属原子，两个S层位于过渡金属原子层的上下两侧。多层二维MoS2与WS2的基本层间的结合方式相同，都依靠范德瓦尔斯相互作用，这与石墨烯等大多数二维材料是一致的。文中利用MS软件建立了掺杂原子后的133的二维MoS2及WS2的超胞模型，为了防止层与层之间的相互作用，在Z轴方向构建了30埃的真空层。（a）MoS2单胞（b）133的MoS2掺杂结构（c）MoS2掺杂结构的俯视图（d）MoS2掺杂结构的侧视图图3.1掺杂原子后的MoS2结构模型图Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom图3.1是掺杂后的MoS2结构图。图中浅蓝色球为Mo原子，黄色球为S原子，紫色球为杂质原子。模型中共包含了8个Mo原子，18个S原子和1个杂质原子，添加杂质原子后，体系的掺杂浓度为11.11%。接下来按照同样的方法，又建立了掺杂后的WS2模型图，如图3.2所示。沈阳工业大学硕士学位论文
14第3章单粒子掺杂MoS2与WS2体系的性质研究3.1研究模型的建立及计算方法3.1.1研究模型的建立对于二维MoS2与WS2这类材料而言，其原子配位形式并不是单一的，一般其常见的相包括有2H相及1T相。2H相的二维MoS2及WS2的结构是三角菱形的，而1T相近似于八面体结构，一般条件下2H相更为稳定。本文选择最为稳定的三角菱形结构进行研究，该结构的显著特点是，原子基本层结构包含三个由化学键紧紧相连的原子层，其中中间的原子层为过渡金属原子，两个S层位于过渡金属原子层的上下两侧。多层二维MoS2与WS2的基本层间的结合方式相同，都依靠范德瓦尔斯相互作用，这与石墨烯等大多数二维材料是一致的。文中利用MS软件建立了掺杂原子后的133的二维MoS2及WS2的超胞模型，为了防止层与层之间的相互作用，在Z轴方向构建了30埃的真空层。（a）MoS2单胞（b）133的MoS2掺杂结构（c）MoS2掺杂结构的俯视图（d）MoS2掺杂结构的侧视图图3.1掺杂原子后的MoS2结构模型图Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom图3.1是掺杂后的MoS2结构图。图中浅蓝色球为Mo原子，黄色球为S原子，紫色球为杂质原子。模型中共包含了8个Mo原子，18个S原子和1个杂质原子，添加杂质原子后，体系的掺杂浓度为11.11%。接下来按照同样的方法，又建立了掺杂后的WS2模型图，如图3.2所示。沈阳工业大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀磁半导体的研究进展[J]. 赵建华,邓加军,郑厚植. 物理学进展. 2007(02)
博士论文
[1]高压下过渡金属硫族化合物的电输运性质及其金属化相变[D]. 刘鲍.吉林大学 2011
[2]自旋电子学材料的第一性原理研究[D]. 高国营.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]钴掺杂氧化锌稀磁半导体的电子结构和磁性研究[D]. 陶华龙.大连交通大学 2012
[2]单壁碳纳米管的第一性原理研究及对称性分析[D]. 宋开颜.沈阳工业大学 2007
本文编号：3517108
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