二維過渡金屬硫族化合物(transitionmetal dichalcogenides,TMDC)具有原子級的厚度,無懸掛鍵的表面和半導體特性,是構筑范德華結的理想材料,被認為是下一代半導體材料的有力競爭者。典型的范德華結是由單層二維材料通過機械堆垛,相互交疊而形成的。這種獨特的結構使其具有與傳統(tǒng)器件不同的電荷輸運特性。因此,研究范德華結電荷輸運的物理機制與調(diào)控規(guī)律對發(fā)展范德華結半導體器件由重要意義。本文采用密度泛函理論(DFT)結合非平衡格林函數(shù)(NEGF)方法,系統(tǒng)研究了 TMDC范德華結的電子結構及界面電荷輸運行為。探究了 TMDC單層和范德華結構的能谷性質(zhì)和層間耦合特性。發(fā)現(xiàn)了單層TMDC具有空間反演對稱性破缺形成的能級簡并的K(K')和Q(Q')能谷,證明了簡并能谷上自旋軌道耦合導致的能級劈裂現(xiàn)象;闡明了 AA堆垛和AB堆垛的范德華同質(zhì)結構中,上下兩層材料能谷的對應關系與相互作用強度,依據(jù)能級劈裂的大小,各個能谷層間相互作用強度的關系是Γ>Q(Q')>價帶K(K')>導帶K(K');發(fā)現(xiàn)了能帶對準和層間耦合強度是決定范德華異質(zhì)結層間電荷輸運性能的主要因素。為開...

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１二維材料的分類

到幾個原子層厚度，就是二維材料。??２００４年，英國曼徹斯特大學的Ｇｅｉｍ和Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ采用機械剝離的方法??從石墨中分離出了第一種二維材料——石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）。石墨烯的出現(xiàn)證明??單原子厚度的薄膜可以穩(wěn)定地存在石墨烯具有獨特的電子結構，在費米??能級處的電子有效....

圖１－２多層ＴＭＤＣ示意圖，分別為ＡＡ和ＡＢ堆垛的ＴＭＤＣ晶體結構

二維過渡金屬硫族化合物范德華結的電荷輸運特性研宄??１．１二維過渡金屬硫族化合物??ＴＭＤＣ的化學式為ＭＸ２。過渡金屬原子Ｍ夾在兩層硫?qū)僭卦又g，??一個過渡金屬原子由六個硫?qū)僭卦优湮恍纬砂嗣骟w或三面棱柱形多面體，??如圖１－２所示。每個單層ＴＭＤＣ內(nèi)，Ｍ－Ｘ原子之間有共....

圖１－３單層Ｍ〇Ｓ２壓電器件的結構以及工作原理Ｉ％

０ＧＰａ，與不銹鋼接近Ｉ５８】。此外，單層ＭｏＳ２的斷裂??強度達到了其楊氏模量的１０％左右。第一原理ＤＦＴ計算表明＿單層Ｍ〇Ｓ２單??層Ｍ〇Ｓ２可以承受高達１１％的應變而不斷裂，因此應變是調(diào)控其性能的好辦??法。??單層ＴＭＤＣ的空間反演對稱性破缺同樣使得奇數(shù)層的ＴＭＤＣ具有壓....

圖１－５底門極（ａ）與雙門極（ｂ）的ＴＭＤＣ范德華結示意圖??不同的ＴＭＤＣ單層具有不同的功函數(shù)

北京科技大學博士學位論文??１．２二維過渡金屬硫族化合物范德華結構??傳統(tǒng)異質(zhì)結中，界面處的兩種組成單元是以化學鍵結合在一起，若兩種??材料的界面結構相差甚遠，就會產(chǎn)生很強的殘余應力。二維材料的表面是無??懸掛鍵的，因此在堆垛的時候可以不受晶格常數(shù)失配的限制。將不同的２Ｄ材??料....

本文編號：4015133