本文選題：二維材料 + 電子結(jié)構(gòu)　； 參考：《湘潭大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：二維納米材料具有很多特別的性質(zhì),例如石墨烯優(yōu)良的載流子遷移率和機械性能、硒化鐵的超導(dǎo)電性等。二維納米材料的結(jié)構(gòu)多種多樣,例如六邊形的二硫化鉬、五邊形的石墨烯、四邊形的T型石墨烯、三邊形的硅化二銅等,它們的電子結(jié)構(gòu)也各不相同,從半導(dǎo)體到半金屬到金屬。人們研究發(fā)現(xiàn)把二維材料堆成三維材料,并在層間插入原子或分子構(gòu)成層間化合物,可以獲得獨特的性質(zhì),例如六碳化鈣的超導(dǎo)電性、碳泡沫石墨烯優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)等。特別的,層間化合物中還存在三維的半金屬材料。這些優(yōu)異的性質(zhì)具有極高的應(yīng)用價值,因而引起了人們廣泛關(guān)注。論文共分五章。第一章,我們首先介紹了二維材料優(yōu)良的性質(zhì),例如石墨烯的線性色散關(guān)系、硒化鐵的超導(dǎo)電性,然后介紹了不同結(jié)構(gòu)二維納米材料的電子性質(zhì),如二硫化鉬、五邊形的石墨烯等。接著介紹了一些三維材料的研究情況,例如基于石墨烯的碳泡沫結(jié)構(gòu)和石墨層間化合物六碳化鈣的性質(zhì)等。最后介紹了三維半金屬材料的一些性質(zhì),例如鉍化鈉的三維Dirac點、砷化鎘的超導(dǎo)電性等。第二章我們介紹了第一性原理理論計算方法。第三章我們研究了四邊形二維碳化硅多樣性的電子結(jié)構(gòu)以及獨特的邊緣態(tài)。我們預(yù)測了三種四邊形二維碳化硅結(jié)構(gòu),分別命名為T1、T2、T3。三種結(jié)構(gòu)的碳、硅原子比例都是1:1,只有碳、硅原子的相對位置不一樣。然而它們的電子結(jié)構(gòu)卻各不相同,分別是半導(dǎo)體(T1)、半金屬(T2)和金屬(T3)。這種多樣性的電子結(jié)構(gòu)來源于多樣性的碳、硅鍵長。三種結(jié)構(gòu)的條帶的電子結(jié)構(gòu)也十分獨特。特別的,T1的條帶具有獨特的與平帶有關(guān)邊緣態(tài)。當(dāng)我們對它進行電荷摻雜,由于電子之間的強關(guān)聯(lián)相互作用,邊緣態(tài)會劈裂,條帶由半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢饘?相應(yīng)的只有完全極化的電子才能沿著條帶兩條邊沿中的一條變通過。第四章我們研究了石墨層間化合物MC6(M為過渡金屬元素)中的三維Dirac point。石墨層間化合物是AA堆垛的石墨烯中烯插入過渡金屬原子的三維材料。我們發(fā)現(xiàn)只有插入Ni族原子才能在垂直石墨烯平面的方向上得到三維Dirac point。這是由于碳原子的pz軌道與過渡金屬原子的d軌道耦合產(chǎn)生的。同時我們發(fā)現(xiàn),改變過渡金屬原子的排列方式,Dirac point仍然存在。第五章是對我們兩個研究工作的總結(jié),同時一并對將來的研究工作進行了展望。
[Abstract]:The two-dimensional nanomaterials have many special properties, such as the excellent carrier mobility and mechanical properties of graphene, the superconductivity of iron selenide and so on. The structures of two-dimensional nanomaterials are varied, such as hexagonal molybdenum disulfide, pentagonal graphene, quadrilateral T-type graphene, triangular-shaped copper silicide and so on. From semiconductors to semi-metals to metals. It has been found that by stacking two-dimensional materials into three-dimensional materials and inserting atoms or molecules between layers to form interlaminar compounds, unique properties can be obtained, such as the superconductivity of calcium hexabarbonate and the excellent optical properties of carbon-foamed graphene. In particular, there are also three-dimensional semi-metallic materials in interlaminar compounds. These excellent properties have very high application value, so people pay more attention to them. The thesis is divided into five chapters. In chapter 1, we first introduce the excellent properties of two-dimensional materials, such as the linear dispersion relation of graphene, the superconductivity of iron selenide, and then introduce the electronic properties of two-dimensional nanomaterials with different structures, such as molybdenum disulfide. Pentagonal graphene, etc. Then some 3D materials are introduced, such as the carbon foam structure based on graphene and the properties of graphite interlaminar calcium hexabarbonate. Finally, some properties of three dimensional semimetallic materials are introduced, such as the three dimensional Dirac point of sodium bismuth, the superconductivity of cadmium arsenide and so on. In the second chapter, we introduce the calculation method of first principle theory. In chapter 3, we study the electronic structure and the unique edge state of quadrilateral two-dimensional silicon carbide. Three kinds of quadrilateral two-dimensional silicon carbide structures are predicted and named T1T2T3. The ratio of carbon to silicon is 1: 1 for each of the three structures, but the relative position of silicon is different. However, their electronic structures are different, they are semiconductors T _ (1), semimetallic (T _ (2) and metal (T _ (3). This diverse electronic structure is derived from the diversity of carbon and silicon bond lengths. The electronic structure of the three kinds of bands is also very unique. The special T 1 band has a unique edge state associated with the flat band. When we charge doped it, because of the strong correlation between electrons, the edge state will split, and the band will change from semiconductor to semi-metal, and only the fully polarized electrons can pass along one of the two edges of the strip. In chapter 4, we study the three dimensional Dirac pointof graphite interlaminar compound MC6(M as transition metal element. Graphite interlayer compounds are three-dimensional materials in which allene is inserted into transition metal atoms in graphene stacked by AA. We find that only by inserting Ni group atoms can three-dimensional Dirac point be obtained in the direction of the vertical graphene plane. This is due to the coupling of the PZ orbital of the carbon atom with the d orbital of the transition metal atom. At the same time, we find that point still exists by changing the arrangement of transition metal atoms. The fifth chapter is the summary of our two research work, at the same time, the future research work is prospected.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TB383.2

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本文編號：1985904