發(fā)布時(shí)間：2024-05-12 15:11

　　二維納米材料由于其獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)、新奇的光電特性以及在未來(lái)納米器件和納米技術(shù)中的巨大應(yīng)用前景,自從誕生起就吸引了無(wú)數(shù)人的關(guān)注。理論設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)新型的二維納米材料結(jié)構(gòu),并探索和調(diào)控其光電性質(zhì),一直是納米材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法開(kāi)展了一維納米帶、二維新型納米結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)等低維納米材料電子結(jié)構(gòu)及其性能調(diào)控的研究。其主要結(jié)論如下:(1)利用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法,研究了新型二維納米材料砷烯的一維納米帶結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)以及電場(chǎng)和應(yīng)變對(duì)不同寬度的armchair和zigzag型納米帶的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控。研究結(jié)果表明,砷烯納米帶受量子尺寸效應(yīng)影響較為明顯,隨著納米帶寬度的增大其帶隙會(huì)逐漸減小。此外,對(duì)于電場(chǎng)調(diào)控作用的研究表明,電場(chǎng)可以對(duì)納米帶的能帶帶隙產(chǎn)生有效地調(diào)控。納米帶的帶隙會(huì)隨著電場(chǎng)的增加而減小,并且會(huì)在較窄的armchair型納米帶中引起間接帶隙到直接帶隙的能帶轉(zhuǎn)變;反之,在zigzag型納米帶中將引起直接帶隙到間接帶隙的能帶轉(zhuǎn)變。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),電場(chǎng)對(duì)不同寬度納米帶的產(chǎn)生了不同的調(diào)制效果。寬度較大的納米帶的電子結(jié)構(gòu)受電場(chǎng)的調(diào)控的影響更大,其帶隙隨...

【文章頁(yè)數(shù)】：117 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1碳元素的各類同素異形體：（a）金剛石結(jié)構(gòu)；（b）石墨烯；（c）六方碳；（d）C60；（e）C540；（f）C70；（g）無(wú)定型碳結(jié)構(gòu)；（h）單層碳納米管

的各類同素異形體：（a）金剛石結(jié)構(gòu)；（b）石墨烯；（c）六方碳e）C540；（f）C70；（g）無(wú)定型碳結(jié)構(gòu)；（h）單層碳納米管。中，六個(gè)C原子在平面上形成六角蜂窩結(jié)構(gòu)，鍵長(zhǎng)為1.為較弱的范德瓦爾斯力結(jié)合，上下兩層的碳原子之間距之間的距離大得多，其層間距離為3.35[....

圖1.2石墨及其結(jié)構(gòu)圖

圖1.2石墨及其結(jié)構(gòu)圖獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)使其在制造電極、電刷、碳棒、碳，而獨(dú)特的層間結(jié)構(gòu)使其成為了機(jī)械工業(yè)中良好的耐石墨這種獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)為制備二維碳元素材料奠定屬硫化物硫化物（TMDCs）屬于硫化物家族中一個(gè)重要的組X2，其中M是過(guò)渡金屬元素，一般為IV族（Ti，Zr，....

圖1.3(a)過(guò)渡金屬硫化物結(jié)構(gòu)圖MX2結(jié)構(gòu)示意圖；(b)和(c)分別為二硫化鉬結(jié)構(gòu)的光學(xué)以及原子力顯微鏡圖；(d)二硫化鉬層狀塊體材料1cm長(zhǎng)；(e)不同體結(jié)構(gòu)堆疊方式，其中黃色小球?yàn)閄，灰色小球代表過(guò)渡金屬M(fèi)[9]

第一章緒論相；反之，當(dāng)1T為穩(wěn)定相時(shí)，則2H多為亞穩(wěn)定相[9]。由于這種特有的層狀結(jié)構(gòu)，TMDCs具有與六方氮化硼、石墨近乎相同的特點(diǎn)，例如具有良好的機(jī)械性能，使其可以廣泛應(yīng)用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)器件的潤(rùn)滑。不僅如此，由于具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，還可廣泛應(yīng)用于光電器件領(lǐng)域、功能材料....

圖1.4常見(jiàn)二維納米材料分類[20]

1.2二維納米材料由于半導(dǎo)體器件的高集成、微型化、高效性對(duì)材料性能的要求不斷提高，科研人員在對(duì)層狀材料的研究也不斷深入。在此過(guò)程中，科學(xué)家們驚訝的發(fā)現(xiàn)層狀材料隨著層數(shù)的逐漸減少，表現(xiàn)出區(qū)別與體材料而更加獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)。從層狀體材料中剝離出來(lái)的單層或者多層二維材料迅速成為繼....

本文編號(hào)：3971500