二維納米材料由于其獨特的幾何結(jié)構(gòu)、新奇的光電特性以及在未來納米器件和納米技術(shù)中的巨大應(yīng)用前景,自從誕生起就吸引了無數(shù)人的關(guān)注。理論設(shè)計、預(yù)測新型的二維納米材料結(jié)構(gòu),并探索和調(diào)控其光電性質(zhì),一直是納米材料研究領(lǐng)域的熱點。本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法開展了一維納米帶、二維新型納米結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)等低維納米材料電子結(jié)構(gòu)及其性能調(diào)控的研究。其主要結(jié)論如下:(1)利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,研究了新型二維納米材料砷烯的一維納米帶結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)以及電場和應(yīng)變對不同寬度的armchair和zigzag型納米帶的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控。研究結(jié)果表明,砷烯納米帶受量子尺寸效應(yīng)影響較為明顯,隨著納米帶寬度的增大其帶隙會逐漸減小。此外,對于電場調(diào)控作用的研究表明,電場可以對納米帶的能帶帶隙產(chǎn)生有效地調(diào)控。納米帶的帶隙會隨著電場的增加而減小,并且會在較窄的armchair型納米帶中引起間接帶隙到直接帶隙的能帶轉(zhuǎn)變;反之,在zigzag型納米帶中將引起直接帶隙到間接帶隙的能帶轉(zhuǎn)變。通過對比發(fā)現(xiàn),電場對不同寬度納米帶的產(chǎn)生了不同的調(diào)制效果。寬度較大的納米帶的電子結(jié)構(gòu)受電場的調(diào)控的影響更大,其帶隙隨...

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1碳元素的各類同素異形體：（a）金剛石結(jié)構(gòu)；（b）石墨烯；（c）六方碳；（d）C60；（e）C540；（f）C70；（g）無定型碳結(jié)構(gòu)；（h）單層碳納米管

的各類同素異形體：（a）金剛石結(jié)構(gòu)；（b）石墨烯；（c）六方碳e）C540；（f）C70；（g）無定型碳結(jié)構(gòu)；（h）單層碳納米管。中，六個C原子在平面上形成六角蜂窩結(jié)構(gòu)，鍵長為1.為較弱的范德瓦爾斯力結(jié)合，上下兩層的碳原子之間距之間的距離大得多，其層間距離為3.35[....

圖1.2石墨及其結(jié)構(gòu)圖

圖1.2石墨及其結(jié)構(gòu)圖獨特的電學(xué)性質(zhì)使其在制造電極、電刷、碳棒、碳，而獨特的層間結(jié)構(gòu)使其成為了機械工業(yè)中良好的耐石墨這種獨特的層狀結(jié)構(gòu)為制備二維碳元素材料奠定屬硫化物硫化物（TMDCs）屬于硫化物家族中一個重要的組X2，其中M是過渡金屬元素，一般為IV族（Ti，Zr，....

圖1.3(a)過渡金屬硫化物結(jié)構(gòu)圖MX2結(jié)構(gòu)示意圖；(b)和(c)分別為二硫化鉬結(jié)構(gòu)的光學(xué)以及原子力顯微鏡圖；(d)二硫化鉬層狀塊體材料1cm長；(e)不同體結(jié)構(gòu)堆疊方式，其中黃色小球為X，灰色小球代表過渡金屬M[9]

第一章緒論相；反之，當1T為穩(wěn)定相時，則2H多為亞穩(wěn)定相[9]。由于這種特有的層狀結(jié)構(gòu)，TMDCs具有與六方氮化硼、石墨近乎相同的特點，例如具有良好的機械性能，使其可以廣泛應(yīng)用于高速運轉(zhuǎn)器件的潤滑。不僅如此，由于具有獨特的電子結(jié)構(gòu)，還可廣泛應(yīng)用于光電器件領(lǐng)域、功能材料....

圖1.4常見二維納米材料分類[20]

1.2二維納米材料由于半導(dǎo)體器件的高集成、微型化、高效性對材料性能的要求不斷提高，科研人員在對層狀材料的研究也不斷深入。在此過程中，科學(xué)家們驚訝的發(fā)現(xiàn)層狀材料隨著層數(shù)的逐漸減少，表現(xiàn)出區(qū)別與體材料而更加獨特的物理、化學(xué)性質(zhì)。從層狀體材料中剝離出來的單層或者多層二維材料迅速成為繼....

本文編號：3971500