本文關(guān)鍵詞：二硫化釩納米帶的電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)的第一性原理研究

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【摘要】：二維材料很大程度上滿足了未來發(fā)展對集成電子系統(tǒng)輕便超薄、透明度高及靈活性好等要求。近十年來,除石墨烯以外,二維單層層狀過渡金屬硫族化物(TMDCs)材料以其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)、電子性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)吸引了大家廣泛的關(guān)注。但是,大多數(shù)二維TMDCs材料不具有本征磁性,而二硫化釩(VS2)作為新興的二維層狀無機(jī)材料,由于其具有本征磁性,可用于自旋電子學(xué)器件材料,獲得了廣泛的關(guān)注。本論文主要通過第一性原理計(jì)算的方法對二維單層VS2及一維不同寬度不同邊界的二硫化釩納米帶進(jìn)行模擬計(jì)算和理論研究,通過分析材料的電子結(jié)構(gòu)和磁矩變化來探究其電磁性質(zhì)。其主要內(nèi)容如下：1)研究了單層二硫化釩的蜂窩狀的三斜晶體(H-VS2)和中心蜂窩狀的八面體晶系(T-VS2)兩種晶格結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,及其不同寬度一維納米帶的電子性質(zhì)。我們的計(jì)算結(jié)果表明,單層VS2雖然都表現(xiàn)為鐵磁金屬性,H型和T型VS2晶胞的總能隨晶格常數(shù)(體積)的收縮或膨脹呈不同的拋物線變化,即在一定應(yīng)力條件下,兩種結(jié)構(gòu)可以互相轉(zhuǎn)換。H,T型VS2納米帶材料的電子性質(zhì)也不同,其中扶椅形(armchair)和鋸齒形(zigzag)邊界的T-VS2納米帶都表現(xiàn)為金屬性,且與納米帶的寬度無關(guān),與其塊體和單層的電子性質(zhì)一樣；不同寬度的H型zigzag邊界VS2納米帶的電子性質(zhì)也表現(xiàn)為金屬性,而armchair邊界的H-VS：納米帶既可能是金屬、半金屬性,又可能是半導(dǎo)體性的電學(xué)性質(zhì)。2)我們研究了二硫化釩納米帶的磁性質(zhì)隨納米帶寬度的變化規(guī)律,及缺陷對VS2納米帶磁性的影響。在一維VS2納米條帶中,H型納米帶的總磁矩比T型納米帶要大,且磁性隨著納米條帶寬度不同呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。H型條帶的磁性隨著寬度增加線性增大,但T型條帶出現(xiàn)磁性的震蕩行為。此外,我們通過探究優(yōu)化后納米帶內(nèi)部鍵間間距變化關(guān)系來分析解釋了磁矩變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)上,材料缺陷的存在是不可避免的,我們理論上簡單計(jì)算了硫缺陷的存在對納米帶磁性的影響。研究發(fā)現(xiàn)硫缺陷可以使納米帶由鐵磁到反鐵磁變化,或是使材料的磁性增加或減小,且不同位置的硫缺陷對納米帶的磁性影響也不相同。綜上所述,本論文基于對VS2材料的計(jì)算,探究了材料的電子和磁性質(zhì),這對VS2材料將來在電子自旋器件方面的開發(fā)和應(yīng)用有一定的理論參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：二硫化釩 納米帶 第一性原理 磁性質(zhì) 空位缺陷
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ135.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景介紹10-11
• 1.2 過渡金屬二硫族化物的概述11-14
• 1.3 二硫化釩的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用14-21
• 1.3.1 少數(shù)層二硫化釩材料的制備14-17
• 1.3.2 二硫化釩的結(jié)構(gòu)性質(zhì)17-21
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容21-22
• 第二章 理論方法22-30
• 2.1 密度泛函理論基礎(chǔ)22-25
• 2.2 密度泛函理論25-28
• 2.3 VASP軟件包28-30
• 第三章 單層VS_2及其納米帶的穩(wěn)定性和電子性質(zhì)研究30-39
• 3.1 單層VS_2薄膜穩(wěn)定性和電磁性的研究30-33
• 3.1.1 計(jì)算方法30-31
• 3.1.2 結(jié)果討論31-33
• 3.2 一維二硫化釩納米條帶的穩(wěn)定性和電子性質(zhì)研究33-37
• 3.2.1 模型與理論方法33-35
• 3.2.2 結(jié)果與討論35-37
• 3.3 小結(jié)37-39
• 第四章 一維二硫化釩納米帶的磁性質(zhì)研究39-48
• 4.1 一維VS_2納米帶磁性的研究39-44
• 4.1.1 計(jì)算方法39-41
• 4.1.2 結(jié)果與討論41-44
• 4.2 硫缺陷對二硫化釩納米帶磁矩的影響44-47
• 4.2.1 模型及理論方法44-46
• 4.2.2 結(jié)果與討論46-47
• 4.3 小結(jié)47-48
• 第五章 總結(jié)與展望48-50
• 5.1 論文總結(jié)48
• 5.2 展望48-50
• 致謝50-51
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表情況51-52
• 參考文獻(xiàn)(References)52-59

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