本文關(guān)鍵詞：二硫化鉬納米薄膜能帶及功函數(shù)調(diào)控的第一性原理研究

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【摘要】：類石墨烯二維材料MoS_2,由于其新穎的結(jié)構(gòu)特性和獨(dú)特的物理性質(zhì)從而被廣泛應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管、新型光電器件和自旋電子器件、傳感、催化與清潔可再生能源等諸多領(lǐng)域。然而,在工業(yè)制備和應(yīng)用過(guò)程中,MoS_2材料往往存在一些對(duì)其電學(xué)性能造成影響的因素:與電極接觸的晶格失配應(yīng)變、柵介質(zhì)材料體空位和費(fèi)米釘扎效應(yīng)等。如何尋找高質(zhì)量的MoS_2作為溝道材料仍然是薄膜晶體管領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文中,我們基于第一性原理計(jì)算方法系統(tǒng)地研究了關(guān)于不同厚度、硫原子空位和氧原子雜質(zhì)的MoS_2薄膜及MoS_2(0001)/44′Au(111)堆疊結(jié)構(gòu)的功函數(shù)與能帶。主要內(nèi)容如下:(1)首先研究了不同應(yīng)變狀態(tài)對(duì)MoS_2帶隙的影響。壓應(yīng)變會(huì)使帶隙先上升后下降,拉應(yīng)變下降迅速。隨著層數(shù)增加,帶隙變化規(guī)律趨勢(shì)一致。然后探索了不同層數(shù)和層間距離對(duì)MoS_2能帶和功函數(shù)影響:隨著層數(shù)增加,能帶下降并趨向塊體帶隙。功函數(shù)局域有序,然而在平衡間距,功函數(shù)增加趨勢(shì)較為明顯。進(jìn)一步,對(duì)帶隙進(jìn)行簡(jiǎn)單的量化表達(dá)。該量化表達(dá)式可以作為選取MoS_2的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)調(diào)控MoS_2的帶隙的理論依據(jù)。(2)計(jì)算了單層MoS_2的硫原子空位濃度的能帶和電子功函數(shù)性質(zhì),主要分析了不同硫空位濃度的能帶變化和電子功函數(shù)變化。隨著空位濃度的增加,在能帶性質(zhì)方面,空位體系會(huì)使得帶隙值下降,特殊的位置摻雜硫和氧原子會(huì)使MoS_2變成金屬性質(zhì);在功函數(shù)方面,硫原子濃度增加使得功函數(shù)增加(由于基底原因有所偏差),氧原子濃度增加使得功函數(shù)小范圍波動(dòng)。為MoS_2精密器件應(yīng)用提供了理論支撐。(3)通過(guò)建立Au/MoS_2堆疊結(jié)構(gòu)的原子模型,研究了不同硫原子空位對(duì)其能帶性質(zhì)與等效功函數(shù)的影響。等效功函數(shù)隨著硫原子濃度增加而增加,但增量變小。硫原子空位的引入可以降低肖特基勢(shì)壘,使Au/MoS_2呈現(xiàn)歐姆接觸類型。
【關(guān)鍵詞】：調(diào)控 功函數(shù) 能帶 空位
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ136.12;TB383
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 二硫化鉬結(jié)構(gòu)10-12
• 1.2.1 二硫化鉬晶體結(jié)構(gòu)10
• 1.2.2 二硫化鉬形貌10-12
• 1.3 二硫化鉬物理性質(zhì)12-16
• 1.3.1 二硫化鉬光學(xué)表征12-14
• 1.3.2 二硫化鉬光電性質(zhì)14-15
• 1.3.3 二硫化鉬其它性能15-16
• 1.3.4 二硫化鉬器件應(yīng)用16
• 1.4 本論文的選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 理論計(jì)算方法18-24
• 2.1 密度泛函理論18-21
• 2.1.1 波恩-奧本海默近似（Born-Oppenheimer, BO）18-19
• 2.1.2 單電子近似及自洽場(chǎng)方法（Hartree-Fock，HF）19-20
• 2.1.3 密度泛函理論20-21
• 2.2 第一性原理的應(yīng)用21-24
• 2.2.1 VASP計(jì)算軟件包21-22
• 2.2.2 Materials Studio軟件22
• 2.2.3 能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算22
• 2.2.4 電子功函數(shù)計(jì)算22-24
• 第3章 層數(shù)和間距對(duì)MoS_2能帶和功函數(shù)的影響24-33
• 3.1 引言24
• 3.2 理論方法和模型24-26
• 3.2.1 計(jì)算方法和參數(shù)24-25
• 3.2.2 不同層數(shù)與間距MoS_2 -slab模型25-26
• 3.3 結(jié)果和討論26-32
• 3.3.0 不同層數(shù)N-MoS_2 (0001)-slab的層數(shù)能帶26-27
• 3.3.1 不同層數(shù)N-MoS_2 (0001)-slab的應(yīng)變能帶27-28
• 3.3.2 不同層間距離 2-MoS_2 (0001)-slab的間距能帶28-30
• 3.3.3 不同層數(shù)與間距MoS_2 (0001)-slab的功函數(shù)30
• 3.3.4 N-MoS_2 (0001)-slab及其不同間距的能帶對(duì)齊30-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 硫空位對(duì)單層MoS_2能帶和功函數(shù)的影響33-44
• 4.1 引言33
• 4.2 計(jì)算方法33
• 4.3 單層MoS_2含硫原子空位的功函數(shù)和能帶33-38
• 4.3.1 單層MoS_2含硫原子空位模型33-35
• 4.3.2 單層MoS_2含硫原子空位的功函數(shù)35-36
• 4.3.3 單層MoS_2含硫原子空位的能帶特性。36-38
• 4.4 單層MoS_2含氧原子雜質(zhì)空位的功函數(shù)和能帶38-43
• 4.4.1 單層MoS_2含氧原子雜質(zhì)空位模型38-40
• 4.4.2 單層MoS_2氧原子雜質(zhì)空位的功函數(shù)。40-41
• 4.4.3 單層MoS_2氧原子雜質(zhì)空位能帶特性。41-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第5章 Au/MoS_2空位能帶功函數(shù)研究44-54
• 5.1 引言44
• 5.2 方法和模型44-53
• 5.2.1 計(jì)算方法44-45
• 5.2.2 Au/MoS_2空位模型及參數(shù)45-48
• 5.2.3 Au/MoS_2硫原子空位分布有效功函數(shù)48-51
• 5.2.4 Au/MoS_2硫原子空位分布的能帶特性。51-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 第6章 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 總結(jié)54-55
• 6.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士期間的學(xué)術(shù)論文65

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