本文關(guān)鍵詞：MoS_2納米帶的電、磁及輸運性質(zhì)研究

  更多相關(guān)文章： 第一性原理 二硫化鉬納米帶 異質(zhì)結(jié) 自旋輸運性質(zhì) 半金屬性 自旋閥效應(yīng) 巨磁阻效應(yīng)

【摘要】：二硫化鉬是一種典型過渡金屬二硫化物,屬于無機物。近年來,由于單層二硫化鉬在納米電子器件中的成功應(yīng)用,令它受到了廣泛的關(guān)注。相較于零帶隙的本征石墨烯,單層二硫化鉬是典型的半導(dǎo)體,具有1.8eV的直接帶隙,這使得它在納米電子器件中的應(yīng)用比石墨烯更具優(yōu)勢。第一性原理的計算表明基于二硫化鉬的晶體管具有高電流開關(guān)比、大跨導(dǎo)、低功耗等優(yōu)良的性質(zhì)。隨著對二維二硫化鉬研究的不斷深入,科學(xué)家們把研究的目標也指向了它的一維結(jié)構(gòu)。最近,各國的研究小組采用不同的方法在實驗室中成功制備出二硫化鉬納米帶,它的性質(zhì)及潛在應(yīng)用也成為了理論研究的熱點。本論文中,我們采用第一性原理研究了二硫化鉬納米帶的電、磁及自旋輸運性質(zhì),并探討了摻雜對二硫化鉬納米帶性質(zhì)的影響,主要內(nèi)容如下： (1)基于密度泛函理論和非平衡態(tài)格林函數(shù)方法,我們研究了二硫化鉬納米帶異質(zhì)結(jié)的電子輸運性質(zhì),該異質(zhì)結(jié)由邊緣不對稱氫化的鋸齒型二硫化鉬納米帶(ZMoS2NR-H/ZMoS2NR)構(gòu)成。計算結(jié)果表明該異質(zhì)結(jié)具有與納米帶寬度無關(guān)的半金屬性。能帶結(jié)構(gòu)及電子軌道波函數(shù)揭示了自旋通道的開啟依賴于ZMoS2NR-H和ZMoS2NR位于Mo邊緣的軌道匹配。偏壓下的Ⅰ-V曲線表明,異質(zhì)結(jié)在低偏壓下具有很好的自旋閥效應(yīng),同時自旋電流還具有負微分電阻效應(yīng)。 (2)研究了平行和反平行磁結(jié)構(gòu)下鋸齒型二硫化鉬納米帶(ZMoS2NR)的輸運性質(zhì)。結(jié)果表明反平行結(jié)構(gòu)的ZMoS2NR具有半導(dǎo)體性質(zhì),而平行結(jié)構(gòu)的ZMoS2NR呈現(xiàn)金屬性質(zhì)。因此,利用外部局域磁場將ZMoS2NR磁結(jié)構(gòu)由平行轉(zhuǎn)變?yōu)榉雌叫薪Y(jié)構(gòu),ZMoS2NR將呈現(xiàn)出磁阻效應(yīng)。Ⅰ-V曲線表明,在室溫下ZMoS2NR的磁阻超過104數(shù)量級。ZMoS2NR產(chǎn)生巨磁阻效應(yīng)的主要原因在于反平行結(jié)構(gòu)下費米面附近左右電極的電子軌道無法匹配,從而遏制了電流。當(dāng)ZMoS2NR寬度及長度發(fā)生變化時,巨磁阻效應(yīng)仍存在于器件中。此外,反平行結(jié)構(gòu)的ZMoS2NR還顯示出雙自旋閥效應(yīng)。 (3)研究了Re原子替代Mo原子摻雜的扶手椅型二硫化鉬納米帶(AMoS2NR)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及電、磁性質(zhì)。結(jié)果表明摻雜后納米帶的基態(tài)由NM態(tài)轉(zhuǎn)化為FM或AFM態(tài),摻雜的位置對納米帶的性質(zhì)有較大的影響。(1)Re摻雜于AMoS2NR邊緣：相較于其他摻雜位置,Re位于AMoS2NR邊緣時結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。摻雜后,AMoS2NR的基態(tài)由NM轉(zhuǎn)變?yōu)锳FM態(tài),并且在AFM和FM態(tài)下仍保持半導(dǎo)體的屬性。(2)Re摻雜于AMoS2NR內(nèi)部：Re位于AMoS2NR內(nèi)部時結(jié)構(gòu)仍具有很好的穩(wěn)定性。摻雜后,納米帶的基態(tài)為FM,并且在該磁態(tài)下呈現(xiàn)出半金屬性。(3)研究表明,納米帶的寬度對Re摻雜AMoS2NR的電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)沒有影響。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理 二硫化鉬納米帶 異質(zhì)結(jié) 自旋輸運性質(zhì) 半金屬性 自旋閥效應(yīng) 巨磁阻效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O469
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-31
• 1.1 單層MoS_2的性質(zhì)11-19
• 1.2 單層MoS_2的制備19-25
• 1.3 單層MoS_2光、電器件的研究進展25-29
• 1.4 本文的工作29-31
• 2. 部分邊緣氫化的MoS_2納米帶異質(zhì)結(jié)的自旋輸運性質(zhì)31-45
• 2.1 異質(zhì)結(jié)的研究背景31-33
• 2.2 部分邊緣氫化的MoS_2納米帶異質(zhì)結(jié)模型與計算方法33-35
• 2.3 計算結(jié)果及分析35-44
• 2.4 小結(jié)44-45
• 3. 鋸齒型MoS_2納米帶的巨磁阻效應(yīng)45-62
• 3.1 引言45-46
• 3.2 具有磁阻效應(yīng)的MoS_2納米帶模型與計算方法46-47
• 3.3 計算結(jié)果及分析47-57
• 3.4 其他邊緣結(jié)構(gòu)的鋸齒型MoS_2納米帶的輸運性質(zhì)57-60
• 3.5 結(jié)論60-62
• 4. 錸摻雜的扶手椅型MoS_2納米帶的電、磁性質(zhì)62-87
• 4.1 外部因素對單層MoS_2電子結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用62-69
• 4.2 錸摻雜的MoS_2納米帶的研究背景69-70
• 4.3 錸摻雜的扶手椅型MoS_2納米帶模型及計算方法70-71
• 4.4 結(jié)果與討論71-86
• 4.5 結(jié)論86-87
• 5. 全文小結(jié)及展望87-89
• 5.1 全文小結(jié)87
• 5.2 下一步的工作展望87-89
• 致謝89-90
• 參考文獻90-102
• 附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文102

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃嵐;張宇;郭志睿;顧寧;;半胱氨酸誘導(dǎo)金納米帶室溫合成[J];科學(xué)通報;2008年20期

2 盧會清;高紅;張鍔;張喜田;;銦摻雜的氧化鋅納米帶的制備和發(fā)光特性[J];人工晶體學(xué)報;2008年02期

3 姚海峰;謝月娥;歐陽滔;陳元平;;嵌入線型缺陷的石墨納米帶的熱輸運性質(zhì)[J];物理學(xué)報;2013年06期

4 劉源;姚潔;陳馳;繆靈;江建軍;;氫修飾石墨烯納米帶壓電性質(zhì)的第一性原理研究[J];物理學(xué)報;2013年06期

5 許俊敏;胡小會;孫立濤;;鉑摻雜扶手椅型石墨烯納米帶的電學(xué)特性研究[J];物理學(xué)報;2012年02期

6 曾暉;趙俊;韋建衛(wèi);鄭艷;田雕;;含有碳鏈通道的石墨烯納米帶電子特性的第一性原理研究[J];四川師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

7 孫娜;童國平;;扶手椅型石墨烯納米帶在單軸應(yīng)力下的能隙調(diào)控[J];浙江師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年02期

8 黃瓊;童國平;;彎曲對扶手椅型石墨烯納米帶電子性質(zhì)的影響[J];浙江師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

9 曾永昌;田文;張振華;;周期性納米洞內(nèi)邊緣氧飽和石墨烯納米帶的電子特性[J];物理學(xué)報;2013年23期

10 鄭芳玲;張建民;;扶手椅型氮化硼納米帶雙空位缺陷第一性原理研究[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周中軍;李志儒;黃旭日;孫家鐘;;氨基取代和鋰摻雜納米帶導(dǎo)致大的靜態(tài)第一超極化率[A];第十屆全國計算(機)化學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

2 楊冬;王非;翟雷應(yīng);梁建;馬淑芳;許并社;;氮化鎵納米帶的制備和表征[A];2006年全國功能材料學(xué)術(shù)年會專輯[C];2006年

3 王彥敏;堵國君;黃林勇;劉宏;王繼揚;;單晶鉍納米帶的制備與生長機制研究[A];中國晶體學(xué)會第四屆全國會員代表大會暨學(xué)術(shù)會議學(xué)術(shù)論文摘要集[C];2008年

4 劉宏;周偉家;趙振環(huán);田健;王繼揚;;二氧化鈦納米帶表面異質(zhì)結(jié)構(gòu):設(shè)計、制備和應(yīng)用[A];第十六屆全國晶體生長與材料學(xué)術(shù)會議論文集-08納米晶體及其表征[C];2012年

5 王立峰;;單層石墨納米帶的中彎曲波的非局部彈性理論研究及分子動力學(xué)模擬[A];第十二屆全國物理力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

6 查文珂;何莉萍;;石墨烯納米帶摻雜球形磷酸鐵鋰的制備及性能[A];中國固態(tài)離子學(xué)暨電池材料青年學(xué)術(shù)論壇——論文摘要集[C];2013年

7 呂超;陳曉;靖波;;離子自組裝制備有機熒光納米帶[A];中國化學(xué)會第十二屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2009年

8 李英;馬秀良;;ZnO納米帶的電子顯微學(xué)研究[A];第十三屆全國電子顯微學(xué)會議論文集[C];2004年

9 李英;徐舸;楊春娜;馬秀良;;正交相SnO_2納米帶的電子顯微學(xué)研究[A];2006年全國電子顯微學(xué)會議論文集[C];2006年

10 李大鵬;王冠中;;氧化物半導(dǎo)體超晶格納米帶自組裝生長和結(jié)構(gòu)表征[A];第十六屆全國半導(dǎo)體物理學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 柯仁;納米材料的新朋友“納米帶”[N];北京科技報;2001年

2 柏林記者　張兆軍;我合成首例單晶碲化物納米帶[N];科技日報;2007年

3 黃敏;光能“擰彎”物體[N];新華每日電訊;2010年

4 記者 李宏策 劉霞;新法制得高質(zhì)量石墨烯納米帶[N];科技日報;2014年

5 張小軍;留美中國專家發(fā)現(xiàn)并合成“納米帶”[N];大眾科技報;2001年

6 李宏策;石墨烯納米帶生產(chǎn)新工藝開發(fā)成功[N];科技日報;2012年

7 郝鋼;我國科學(xué)家合成世界首例單晶碲化物納米帶[N];中國有色金屬報;2007年

8 記者 劉霞;美首次“種”出石墨烯納米帶[N];科技日報;2013年

9 記者 張小軍;發(fā)現(xiàn)并合成“納米帶”[N];新華每日電訊;2001年

10 董映璧;新加坡用激光讓硫化鎘納米帶降溫40℃[N];科技日報;2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋玉玲;硅納米帶及氟飽和氮化鋁納米帶的第一性原理研究[D];陜西師范大學(xué);2012年

2 易均輝;鈦基底上一維二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備及其可見光催化性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 許冠辰;化學(xué)氣相沉積法控制合成低維過渡金屬硫族化合物的研究[D];山東大學(xué);2015年

4 衡伯軍;Cu_2O和CuO納微米材料的可控制備及性能研究[D];華中師范大學(xué);2013年

5 李兆國;拓撲絕緣體Bi_2Te_2Se納米帶的量子相干輸運實驗研究[D];南京大學(xué);2014年

6 吳文志;類石墨烯二維材料及其納米帶的物理力學(xué)性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

7 白慧;硼球烯B_(40)的化學(xué)修飾[D];山西大學(xué);2015年

8 張小歐;新型低維材料電磁和輸運性質(zhì)的數(shù)值模擬研究[D];南京大學(xué);2015年

9 馬玲;改性石墨烯儲氫和氣敏性質(zhì)及硅納米帶摻雜特性的第一性原理研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

10 鄭亞榮;基于廉價金屬復(fù)合材料電催化劑設(shè)計、合成及性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫霞;稀土鈣鈦礦型氧化物納米帶的制備及光催化性質(zhì)研究[D];長春理工大學(xué);2011年

2 孫楠楠;鈦碳二維結(jié)構(gòu)的理論研究[D];河北師范大學(xué);2015年

3 曹杉杉;鋰電池正極材料釩酸銨的制備及其性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

4 陳潔;摻雜對鋸齒型硅烯納米帶輸運性質(zhì)的影響[D];蘇州大學(xué);2015年

5 徐龍;Ti原子吸附對鋸齒型硅烯納米帶的電、磁和熱電性質(zhì)的影響[D];蘇州大學(xué);2015年

6 姜彤彤;Au-Pd雙金屬催化劑的制備及其催化性能研究[D];山東大學(xué);2015年

7 龔乃良;稀土（Er~(3+),Yb~(3+)）摻雜SnO_2納米帶的制備及氣敏性質(zhì)研究[D];云南師范大學(xué);2015年

8 劉靖逸;鹵氧化鉍多級結(jié)構(gòu)的制備及其可見光催化性能研究[D];山東大學(xué);2015年

9 張選梅;鋸齒形硅烯納米帶電學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究[D];重慶大學(xué);2015年

10 李敏;單面氫化石墨烯的結(jié)構(gòu)、能帶調(diào)控以及二硫化鉬納米帶的邊緣功能化的第一性原理研究[D];蘇州大學(xué);2015年

，

本文編號：553589