本文關鍵詞：單層WS_2類石墨烯結(jié)構(gòu)的第一性原理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文借助于Materials Studio計算模擬軟件中的CASTEP模塊,研究了3d過渡金屬(TM=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn)摻雜單層WS2的電子結(jié)構(gòu)和磁學性質(zhì)、4d過渡金屬(TM=Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Cd)摻雜單層WS2的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、光學性質(zhì)以及氫的不同修飾方式對扶手椅型WS2納米帶電磁特性的影響,所得結(jié)論如下:(1)過渡金屬原子(TM=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、C u和Zn)的摻入會導致WS2超胞結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的晶格畸變,也會對WS2的能帶結(jié)構(gòu)和磁性能帶來影響;不同體系呈現(xiàn)出不同大小的磁矩,V-WS2為金屬鐵磁性,Fe-、Cr-、Cu-、Zn-WS2表現(xiàn)出為半導體特性,而Ti-、Mn-、Ni-WS2表現(xiàn)為半金屬鐵磁性,半金屬能隙分別為0.025eV、0.4e V、0.125eV,Co摻雜也表現(xiàn)出半導體性質(zhì),且體系磁矩(3.24268μB)最大,表現(xiàn)為亞鐵磁性。(2)計算了不同F(xiàn)e摻雜濃度對單層WS2電磁特性的影響,結(jié)果表明:Fe摻雜濃度的高低對單層WS2的能帶結(jié)構(gòu)影響很大,甚至會改變單層WS2直接帶隙或間接帶隙的能帶特點,隨著雜質(zhì)濃度的減小,對應體系的總磁矩呈增大趨勢。(3)通過對各摻雜體系的電子自旋總態(tài)密度與極化分波態(tài)密度的分析,V、Cr、Mn、Fe、Co和N i摻雜后,體系磁矩產(chǎn)生機理主要是過渡金屬(TM=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、N i)的d軌道與最近鄰S原子的p軌道之間的雜化交換作用。(4)4d過渡金屬摻雜幾何優(yōu)化后,計算的能帶結(jié)構(gòu)顯示,除雜質(zhì)原子Mo外,其余摻雜均引入一定數(shù)目的雜質(zhì)能級,Y、Zr、Nb和Pd摻雜,雜質(zhì)能級主要來至雜質(zhì)原子的d態(tài)與S原子p態(tài)的雜化;Cd摻雜比較特殊,由于Cd-d態(tài)很不活潑,態(tài)密度基本局域在價帶的-8.75eV處,其對禁帶中的雜質(zhì)能級沒有貢獻;不同摻雜體系的光學常數(shù)譜也不同,尤其是,Y、Cd摻雜在近紅外和可見光區(qū)有很強的吸收,其可能在紅外探測器以及光催化方面具有潛在應用前景。本征WS2和Mo、Y摻雜WS2的差分電荷密度分布能形象的反映出摻雜前后電荷得失轉(zhuǎn)移情況,Mo摻雜WS2對差分電荷密度分布形狀影響不大,但得失電子的多少和電荷聚集損失的程度有所不同,Y摻雜WS2的差分電荷密度分布畸變較大。(5)基于密度泛函理論計算了對稱H修飾與非對稱H修飾下扶手椅型WS2納米帶的電磁特性,結(jié)果表明:納米帶隨著修飾H原子數(shù)目的增加結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)定,并且在間接帶隙、半金屬和直接帶隙之間轉(zhuǎn)變,這可能由于不同H修飾使W-d軌道各分軌道的電子占據(jù)數(shù)不同;費米能級附近的能帶來自納米帶的邊緣態(tài);本征AWS2NR沒有磁性,H修飾的體系呈現(xiàn)出了不同大小的磁矩,6H-AWS2NR體系磁矩最大,達到2.55301μB,體系磁矩大小不一歸因于H修飾后,W-5d軌道所處的配位場的強弱受到影響,導致軌道劈裂的程度不同。
【關鍵詞】：第一性原理 單層WS2 摻雜 H修飾 納米帶
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O613.71
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-19
• 1.1 過渡金屬二硫化物15
• 1.2 單層WS_2的性質(zhì)及應用15-16
• 1.2.1 電學性質(zhì)15
• 1.2.2 光學性質(zhì)15
• 1.2.3 傳感性能15-16
• 1.2.4 與石墨烯組成的異質(zhì)結(jié)16
• 1.3 二維二硫化鎢的制備16-17
• 1.3.1 剝離法16
• 1.3.2 化學氣相沉積法16-17
• 1.3.3 水熱法17
• 1.4 第一性原理17-18
• 1.5 Materials Studio軟件介紹18
• 1.6 論文主要內(nèi)容18-19
• 第二章 3d過渡金屬摻雜單層WS_2的電子結(jié)構(gòu)與磁性19-35
• 2.1 研究背景19
• 2.2 TM摻雜單層WS_2的理論模型與計算方法19-21
• 2.2.1 理論模型與計算方法19-20
• 2.2.2 幾何結(jié)構(gòu)與能量20-21
• 2.3 3d-TM摻雜單層WS_2的電子結(jié)構(gòu)21-24
• 2.4 d過渡金屬摻雜單層WS_2的磁性24-28
• 2.4.1 各摻雜體系的磁性參數(shù)24-25
• 2.4.2 各摻雜體系的自旋極化DOS25-27
• 2.4.3 各摻雜體系的電子自旋密度分布27-28
• 2.5 不同濃度下Fe摻雜對WS_2電磁特性的影響28-32
• 2.6 本章小結(jié)32-35
• 第三章 4d過渡金屬摻雜對單層WS_2光電性能的影響35-45
• 3.1 4d過渡金屬摻雜單層WS_2的電子結(jié)構(gòu)35-40
• 3.1.1 幾何結(jié)構(gòu)與能量35-36
• 3.1.2 各摻雜體系的能帶結(jié)構(gòu)36-38
• 3.1.3 各摻雜體系的態(tài)密度38-40
• 3.2 Y、Mo摻雜體系差分電荷密度分析40
• 3.3 4d過渡金屬摻雜單層WS_2的光學性質(zhì)40-44
• 3.3.1 各摻雜體系的復折射率41-42
• 3.3.2 各摻雜體系的吸收譜42-43
• 3.3.3 各摻雜體系的反射譜43
• 3.3.4 各摻雜體系的損失譜43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 扶手椅型WS_2納米帶的電磁特性45-57
• 4.1 扶手椅型WS_2納米帶的理論模型與計算方法45-47
• 4.1.1 理論模型與計算方法45-46
• 4.1.2 納米帶結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性46-47
• 4.2 不同邊緣H修飾方式對AWS_2NR電子結(jié)構(gòu)的影響47-51
• 4.2.1 對稱修飾對AWS_2NR電子結(jié)構(gòu)的影響47-49
• 4.2.2 不對稱修飾對AWS_2NR電子結(jié)構(gòu)的影響49-51
• 4.3 不同邊緣H修飾方式的AWS_2NR的磁學性質(zhì)51-54
• 4.3.1 不同H修飾AWS_2NR的磁性參數(shù)51-52
• 4.3.2 不同H修飾AWS_2NR的極化態(tài)密度52-53
• 4.3.3 不同H修飾AWS_2NR的電子自旋密度分布53-54
• 4.4 本章總結(jié)54-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 參考文獻59-64
• 致謝64-65
• 作者簡介65-66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊志雄;楊金新;劉琦;謝禹鑫;熊翔;歐陽方平;;扶手椅型二硫化鉬納米帶的電子結(jié)構(gòu)與邊緣修飾[J];物理化學學報;2013年08期

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本文編號：393341