發(fā)布時間：2023-05-24 21:14

　　以單層石墨烯為代表的二維納米材料因其豐富的物理化學性質(zhì)以及在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注。近年來,二維納米材料的研究成果層出不窮,涉及到的材料包括石墨烯、硅烯、鍺烯、錫烯、磷烯和金屬硫族化合物等。這些二維納米材料豐富了的低維納米材料體系,其優(yōu)異的性質(zhì)在凝聚態(tài)物理、材料化學和納米技術(shù)等研究領(lǐng)域均表現(xiàn)出重要的應(yīng)用價值。目前,二維納米材料的研究已經(jīng)成為材料科學的前沿。例如,在半導體應(yīng)用方面,二維半導體納米材料通常具有較高的載流子遷移率、超大的比表面積以及外場可控的能帶結(jié)構(gòu)和帶邊位置,為實現(xiàn)新型納電子器件和高效的光催化等應(yīng)用提供了新途徑。在自旋器件應(yīng)用方面,二維磁性體系具有較穩(wěn)定的自旋極化性質(zhì),能夠滿足超高的存儲速度、超大容量信息存儲和處理能力以及器件尺寸微型化等多種需求,推動了新一代高性能自旋納米器件的發(fā)展。在本論文中,我們采用基于密度泛函理論(DFT)第一性原理計算方法,系統(tǒng)地研究了多種二維納米材料的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)、載流子遷移率、光催化水解和自旋極化等性質(zhì),探討了表面修飾、外部應(yīng)力、摻雜、吸附等因素對體系物理化學性質(zhì)的調(diào)控,并進一步揭示了其微觀物理機制和潛在的應(yīng)用價值。二維納米材料在光催化...

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 二維納米材料簡介
    1.3 二維納米材料的應(yīng)用
        1.3.1 二維納米材料在光催化水解中的應(yīng)用
        1.3.2 二維納米材料在自旋電子學中的應(yīng)用
    1.4 本論文的研究內(nèi)容和結(jié)論
    參考文獻
第二章 理論計算方法
    2.1 多粒子體系薛定諤方程
        2.1.1 Born-Oppenheimer (BO)絕熱近似
        2.1.2 Hartree-Fock方法
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
    2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.3.1 局域密度近似(LDA)
        2.3.2 廣義梯度近似(GGA)
        2.3.3 雜化密度泛函
        2.3.4 LDA(GGA)+U方法
    2.4 自旋限制與非限制計算
    參考文獻
第三章 化學修飾的五元環(huán)錫單層材料的電子結(jié)構(gòu)及其在光催化水解中的應(yīng)用
    3.1 研究背景
    3.2 計算方法
    3.3 計算結(jié)果和討論
        3.3.1 p-SnH和p-SnHF單層的幾何結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
        3.3.2 p-SnH和p-SnHF單層結(jié)構(gòu)的電子特性
        3.3.3 p-SnH和p-SnHF單層結(jié)構(gòu)在光催化水解中的應(yīng)用
        3.3.4 p-SnH和p-SnHF單層結(jié)構(gòu)的載流子遷移率
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 層狀錫的硫族化合物及其構(gòu)成的垂直異質(zhì)結(jié)在光催化水解中的應(yīng)用
    4.1 研究背景
    4.2 計算方法
    4.3 結(jié)果和討論
        4.3.1 SnS,SnSe,SnS₂和SnSe₂單層晶體的幾何結(jié)構(gòu)
        4.3.2 SnS,SnSe,SnS₂和SnSe₂單層晶體的電子和光學性質(zhì)
        4.3.3 SnS,SnSe,SnS₂和SnSe₂單層晶體的光生載流子的遷移
        4.3.4 SnS,SnSe單層結(jié)構(gòu)在應(yīng)力調(diào)制下的帶邊
        4.3.5 SnS/SnS₂雙層垂直異質(zhì)結(jié)的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 空穴摻雜單層α/β-In₂Se₃的磁性相轉(zhuǎn)變及其在自旋納米器件中的應(yīng)用
    5.1 研究背景
    5.2 計算方法
    5.3 計算結(jié)果和討論
        5.3.1 砷摻雜的α/β-In₂Se₃單層的電子結(jié)構(gòu)和磁性
        5.3.2 吸附O₂和H₂O對單層α/β-In₂Se₃載流子遷移率的影響
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 展望
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄
附錄: 英文論文
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3822326