【摘要】：納米材料具有顯著的量子尺寸效應,在電學、光學等諸多領域有著廣泛的應用前景。以二維材料石墨烯為代表,近年來該領域成為了研究的熱點領域。但石墨烯是零帶隙材料,其在半導體領域特別是光電子器件領域的應用受到了很大限制。研究發(fā)現(xiàn)以過渡金屬二硫化物為代表的一些類石墨烯的二維材料同石墨烯有著類似的結構,同時存在大小不一的能帶隙,使其在光電半導體器件領域有更為廣闊的應用前景。本文利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,選取了過渡金屬二硫化物中最常見的二種材料Mo S2與WS2,研究了其電子特性。著重研究了Mo S2多體系的電子結構特性和光學特性以及Mo S2與WS2量子點邊緣特性和形貌的調(diào)控機制,其目的在于從微觀尺度探究此類材料的穩(wěn)定性和電子結構的調(diào)控規(guī)律,為該類型材料的理論研究提供借鑒,為合成和應用提供理論依據(jù)。第一章是關于該論文的選題背景和意義;第二章介紹了該論文使用的研究方法的理論基礎;第三章至第五章詳細介紹了作者在攻讀碩士學位期間所做的主要研究工作和取得的主要結果,其內(nèi)容和結論概括簡單如下:1.對于Mo S2電子結構的理論計算表明Mo S2塊體材料為間接帶隙半導體材料,單層的Mo原子與S原子之間通過共價鍵結合在一起,層與層之間通過范德瓦爾斯力相互連結。當Mo S2體通材料轉(zhuǎn)變?yōu)閷訝罱Y構時,其能帶結構發(fā)生了變化,帶隙大小隨著層數(shù)的變化發(fā)生了可控的變化。而當其轉(zhuǎn)變?yōu)镸o S2單層結構時,其能帶結構表明Mo S2單層是直接帶隙半導體。這種從體材料隨著層數(shù)減少而逐漸發(fā)生能帶變化的特性,在實際的實驗和生產(chǎn)中能夠很好地調(diào)控Mo S2的能帶結構。2.應用第一性原理計算方法,研究了Mo S2量子點的生長規(guī)律并對其穩(wěn)定性和電子結構進行了討論。研究發(fā)現(xiàn)Mo S2量子點的邊緣形貌特點隨著化學勢的變化發(fā)生規(guī)律性的改變:以Mo-S邊緣構成的鋸齒形三角形邊緣在富S條件下較為穩(wěn)定;以S邊緣和Mo-S邊緣構Mo-S邊緣成的六邊形結構在化學勢處于中間態(tài)時較為穩(wěn)定;以S邊緣和Mo邊緣構成的六邊形結構在化學勢處于富Mo時較為穩(wěn)定。研究還發(fā)現(xiàn)這些Mo S2量子點結構都表現(xiàn)出同體材料和層狀材料不同的金屬性。并且這些量子點都存在邊緣磁性,且這些邊緣磁性的貢獻來自于除S-Mo邊緣以為的其他邊緣。該特性使得其在制造自旋電子器件方向有廣闊的應用前景。3.借鑒了Mo S2量子點邊緣結構形貌的研究方法,對WS2量子點的邊緣構成的第一性原理計算結果使用Wullf構筑規(guī)則進行了討論。研究發(fā)現(xiàn)WS2量子點隨著化學勢從富S向富W改變,其形貌從三角型轉(zhuǎn)變?yōu)榱呅妥詈筠D(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅徒Y構。其邊緣結構在富S條件下,W-S邊緣遠比其他邊緣穩(wěn)定。只有當化學勢靠近富W時,S邊緣的形成能與W-S邊緣具有可比性,從而導致出現(xiàn)六邊形甚至是多邊形的結構。
【圖文】：

全勢波函數(shù)與贗勢波函數(shù)示意圖

體結構是由類似石墨烯的二維層狀結構，層與層之間由范容易被化學或者物理的方法剝離出單層或者多層的結構。治形狀的結構，上下兩層是 S 原子，，中間則是 Mo 原子。，是一種具有抗磁性，且具有半導體性質(zhì)的化合物，其有泛的應用前景。其計算模型如下圖所示
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉建忠,馬季驊;納米生物標記技術研究進展[J];化學與生物工程;2005年08期

2 雙少敏;卞偉;;量子點的制備及其在光化學傳感器中的應用研究進展[J];山西大學學報(自然科學版);2012年02期

3 張靜姝;田磊;;發(fā)光碳量子點的合成與毒性[J];應用化工;2013年08期

4 李鴻程;周群芳;劉偉;閆兵;趙一兵;江桂斌;;量子點毒性效應的研究進展[J];中國科學(B輯:化學);2008年05期

5 陳漢瓊;黃偉其;;硅量子點表面鈍化的發(fā)光研究[J];貴州科學;2012年04期

6 謝月娥,顏曉紅,陳元平;量子點超晶格中的電子輸運[J];湘潭大學自然科學學報;2005年02期

7 邢仕歌;熊齊榮;鐘強;張悅;卞素敏;金涌;儲曉剛;;量子點抗體偶聯(lián)技術研究進展[J];分析化學;2013年06期

8 張然;呂超;肖鑫澤;駱楊;徐穎;;量子點組裝還原制備多種金屬微納結構的研究[J];高等學�；瘜W學報;2014年03期

9 張海明;鐘宏杰;;量子點的制備技術及進展[J];材料導報;2004年09期

10 徐天寧;李佳;李翔;隋成華;吳惠楨;;Ag/ZnO納米結構的熒光增強效應[J];發(fā)光學報;2014年04期

相關會議論文 前10條

1 楚海建;王建祥;;非均質(zhì)量子點結構彈性場分析的微擾理論[A];北京力學學會第12屆學術年會論文摘要集[C];2006年

2 金鵬;李新坤;安琪;呂雪芹;梁德春;王佐才;吳劍;魏恒;劉寧;吳巨;王占國;;寬增益譜量子點材料與器件[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-02半導體材料器件及應用[C];2012年

3 琚鑫;郭健宏;;量子化表面等離子體極化激元與耦合量子點系統(tǒng)相互作用的格林函數(shù)理論[A];中國光學學會2011年學術大會摘要集[C];2011年

4 黃偉其;劉世榮;;用量子受限模型分析硅氧化層中的鍺低維納米結構(英文)[A];貴州省自然科學優(yōu)秀學術論文集[C];2005年

5 馬麗麗;邵軍;呂翔;李天信;陸衛(wèi);;不同密度InAs/GaAs自組織量子點的光致發(fā)光比較研究[A];第十六屆全國半導體物理學術會議論文摘要集[C];2007年

6 王寶瑞;徐仲英;孫寶權;姬揚;孫征;Z.M.Wang;G.J.Salamo;;InGaAs/GaAs量子點鏈狀結構光學性質(zhì)的研究[A];第十六屆全國半導體物理學術會議論文摘要集[C];2007年

7 王寶瑞;孫征;孫寶權;徐仲英;;InGaAs/GaAs鏈狀量子點結構的光學特性研究[A];第11屆全國發(fā)光學學術會議論文摘要集[C];2007年

8 王鵬飛;熊永華;吳兵朋;倪海橋;黃社松;牛智川;;異變生長GaAs基長波長InAs垂直耦合量子點[A];第十五屆全國化合物半導體材料，微波器件和光電器件學術會議論文集[C];2008年

9 李燁;涂潔;;砷化鎵量子點太陽電池及材料的研究現(xiàn)狀[A];戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展——首屆云南省科協(xié)學術年會論文集[C];2011年

10 劉鵬強;王茺;楊宇;;Si表面生長Ge量子點的研究進展[A];戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展——首屆云南省科協(xié)學術年會論文集[C];2011年

相關重要報紙文章 前1條

1 本報記者　董映璧;俄力推納米研究成果走向應用[N];科技日報;2006年

本文編號：2576440