基于第一性原理,本文研究了三類新型二維（2D）材料,主要思路是通過分析幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)去探究結(jié)構(gòu)的量子性質(zhì)。該研究為二維狄拉克材料的進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ),并為新型高速低耗散器件提供了新的平臺。首先,我們研究了二維有機結(jié)構(gòu)MnCN,發(fā)現(xiàn)它是一種具有自旋極化特性的Dirac Nodal-Line半金屬（DNL）材料。具有自旋極化特征的節(jié)點環(huán)材料有許多奇異的性質(zhì),這也吸引了研究者們廣泛的關(guān)注。然而具有DNL性質(zhì)的結(jié)構(gòu)在二維材料中并不常見,并且很難通過實驗實現(xiàn)。通過計算,我們發(fā)現(xiàn)二維有機晶格MnCN結(jié)構(gòu)是一種新型的單自旋節(jié)點環(huán)材料。由于材料內(nèi)部磁化,兩個自旋通道完全分離,自旋向下的能帶顯示出半導(dǎo)體特性,其帶隙為0.94 eV,而自旋向上的能帶則具有部分填充的金屬帶,顯示出完全的自旋極化。為了證明材料具有DNL性質(zhì),我們利用Wannier計算了材料的三維能帶。結(jié)果顯示在不考慮自旋軌道耦合（SOC）時,MnCN結(jié)構(gòu)是由px,y/pz軌道成分反轉(zhuǎn)造成的自旋極化節(jié)點環(huán)材料。本工作為實現(xiàn)自旋極化的節(jié)點環(huán)材料開辟了新途徑,并有望在自旋電子器件中得到廣泛的應(yīng)用。其次,我們研究了二維狄拉克薄膜材料Ta2S3... 

【文章來源】：濟南大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
第二章 理論基礎(chǔ)
    2.1 密度泛函理論方法
        2.1.1 Thomas-Fermi模型
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
    2.2 近似密度泛函
        2.2.1 局域密度近似（Local Density Approximation）
        2.2.2 廣義梯度近似（Generalized Gradient Approximation）
    2.3 平面波基組和贗勢
    2.4 Z2 拓撲不變量與Wilson loop方法
    2.5 緊束縛方法
    2.6 哈密頓量的推導(dǎo)
第三章 二維有機Mn CN結(jié)構(gòu)的Nodal-Line半金屬性質(zhì)研究
    3.1 MnCN薄膜的穩(wěn)定性與能帶結(jié)構(gòu)
    3.2 MnCN二維薄膜的居里溫度
    3.3 Mn CN二維薄膜的Nodal-line半金屬性質(zhì)
    3.4 本章小結(jié)
2S₃ 結(jié)構(gòu)的QAH性質(zhì)研究">第四章 二維Dirac材料Ta₂S₃ 結(jié)構(gòu)的QAH性質(zhì)研究
2S₃薄膜的幾何結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性">    4.1 Ta₂S₃薄膜的幾何結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性
2S₃薄膜的磁性及其居里溫度">    4.2 Ta₂S₃薄膜的磁性及其居里溫度
2S₃薄膜的電子性質(zhì)">    4.3 Ta₂S₃薄膜的電子性質(zhì)
    4.4 本章小結(jié)
6O結(jié)構(gòu)的Nodal-Line半金屬性質(zhì)研究">第五章 二維材料B₆O結(jié)構(gòu)的Nodal-Line半金屬性質(zhì)研究
6O的幾何結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性">    5.1 二維薄膜B₆O的幾何結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
6O的電子性質(zhì)">    5.2 二維薄膜B₆O的電子性質(zhì)
6O的緊束縛模型">    5.3 二維薄膜B₆O的緊束縛模型
6O結(jié)構(gòu)在襯底上的生長模擬">    5.4 二維B₆O結(jié)構(gòu)在襯底上的生長模擬
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：3163407