二維材料由于其具有獨特的物理化學性質和潛在的應用前景而在一段時間以來倍受廣大科研人員的關注。近年來,科研人員逐步豐富了二維材料體系并使其家族得以發(fā)展壯大,以MoS2和WS2為代表的過渡金屬硫族化合物就是二維材料家族中的一個重要成員。研究表明,向二維MoS2中摻雜某些原子可以改變二維MoS2的一些性質,但在研究中往往忽視了摻雜后被破壞的半導體性質,從而使材料的應用受到了一定的限制,因此,通過摻雜的方法對材料相關性質進行調控具有重要意義。本文利用基于密度泛函理論的第一性原理方法,計算了??133的二維MoS2和WS2超胞模型。計算結果表明,純凈的MoS2和WS2呈現(xiàn)良好的半導體性質,體系不顯磁性。通過對MoS2和WS2體系分別替位式摻雜Mn、Fe、Co原子,體系均可獲得磁性,但摻雜破壞了體系半導體結構,使體系均呈現(xiàn)半金屬性質,并對摻雜了Mn、Fe、Co原子的MoS2和WS2體系進行了分析對比。接下來本文研究了非磁性原子C、Si、Ge摻雜WS2體系的性質,摻雜C、Si、Ge后的WS2體系可以呈現(xiàn)良好的窄帶隙二維材料的特點,但體系出現(xiàn)了雜質能級。通過分析,文中選擇了Si和Mn原子對WS2體系進... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

VASP程序流程圖

14第3章單粒子摻雜MoS2與WS2體系的性質研究3.1研究模型的建立及計算方法3.1.1研究模型的建立對于二維MoS2與WS2這類材料而言，其原子配位形式并不是單一的，一般其常見的相包括有2H相及1T相。2H相的二維MoS2及WS2的結構是三角菱形的，而1T相近似于八面體結構，一般條件下2H相更為穩(wěn)定。本文選擇最為穩(wěn)定的三角菱形結構進行研究，該結構的顯著特點是，原子基本層結構包含三個由化學鍵緊緊相連的原子層，其中中間的原子層為過渡金屬原子，兩個S層位于過渡金屬原子層的上下兩側。多層二維MoS2與WS2的基本層間的結合方式相同，都依靠范德瓦爾斯相互作用，這與石墨烯等大多數二維材料是一致的。文中利用MS軟件建立了摻雜原子后的133的二維MoS2及WS2的超胞模型，為了防止層與層之間的相互作用，在Z軸方向構建了30埃的真空層。（a）MoS2單胞（b）133的MoS2摻雜結構（c）MoS2摻雜結構的俯視圖（d）MoS2摻雜結構的側視圖圖3.1摻雜原子后的MoS2結構模型圖Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom圖3.1是摻雜后的MoS2結構圖。圖中淺藍色球為Mo原子，黃色球為S原子，紫色球為雜質原子。模型中共包含了8個Mo原子，18個S原子和1個雜質原子，添加雜質原子后，體系的摻雜濃度為11.11%。接下來按照同樣的方法，又建立了摻雜后的WS2模型圖，如圖3.2所示。沈陽工業(yè)大學碩士學位論文

14第3章單粒子摻雜MoS2與WS2體系的性質研究3.1研究模型的建立及計算方法3.1.1研究模型的建立對于二維MoS2與WS2這類材料而言，其原子配位形式并不是單一的，一般其常見的相包括有2H相及1T相。2H相的二維MoS2及WS2的結構是三角菱形的，而1T相近似于八面體結構，一般條件下2H相更為穩(wěn)定。本文選擇最為穩(wěn)定的三角菱形結構進行研究，該結構的顯著特點是，原子基本層結構包含三個由化學鍵緊緊相連的原子層，其中中間的原子層為過渡金屬原子，兩個S層位于過渡金屬原子層的上下兩側。多層二維MoS2與WS2的基本層間的結合方式相同，都依靠范德瓦爾斯相互作用，這與石墨烯等大多數二維材料是一致的。文中利用MS軟件建立了摻雜原子后的133的二維MoS2及WS2的超胞模型，為了防止層與層之間的相互作用，在Z軸方向構建了30埃的真空層。（a）MoS2單胞（b）133的MoS2摻雜結構（c）MoS2摻雜結構的俯視圖（d）MoS2摻雜結構的側視圖圖3.1摻雜原子后的MoS2結構模型圖Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom圖3.1是摻雜后的MoS2結構圖。圖中淺藍色球為Mo原子，黃色球為S原子，紫色球為雜質原子。模型中共包含了8個Mo原子，18個S原子和1個雜質原子，添加雜質原子后，體系的摻雜濃度為11.11%。接下來按照同樣的方法，又建立了摻雜后的WS2模型圖，如圖3.2所示。沈陽工業(yè)大學碩士學位論文

【參考文獻】：
期刊論文
[1]稀磁半導體的研究進展[J]. 趙建華,鄧加軍,鄭厚植.  物理學進展. 2007(02)

博士論文
[1]高壓下過渡金屬硫族化合物的電輸運性質及其金屬化相變[D]. 劉鮑.吉林大學 2011
[2]自旋電子學材料的第一性原理研究[D]. 高國營.華中科技大學 2008

碩士論文
[1]鈷摻雜氧化鋅稀磁半導體的電子結構和磁性研究[D]. 陶華龍.大連交通大學 2012
[2]單壁碳納米管的第一性原理研究及對稱性分析[D]. 宋開顏.沈陽工業(yè)大學 2007



本文編號：3517108