二維材料由于其具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和潛在的應(yīng)用前景而在一段時(shí)間以來倍受廣大科研人員的關(guān)注。近年來,科研人員逐步豐富了二維材料體系并使其家族得以發(fā)展壯大,以MoS2和WS2為代表的過渡金屬硫族化合物就是二維材料家族中的一個(gè)重要成員。研究表明,向二維MoS2中摻雜某些原子可以改變二維MoS2的一些性質(zhì),但在研究中往往忽視了摻雜后被破壞的半導(dǎo)體性質(zhì),從而使材料的應(yīng)用受到了一定的限制,因此,通過摻雜的方法對(duì)材料相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控具有重要意義。本文利用基于密度泛函理論的第一性原理方法,計(jì)算了??133的二維MoS2和WS2超胞模型。計(jì)算結(jié)果表明,純凈的MoS2和WS2呈現(xiàn)良好的半導(dǎo)體性質(zhì),體系不顯磁性。通過對(duì)MoS2和WS2體系分別替位式摻雜Mn、Fe、Co原子,體系均可獲得磁性,但摻雜破壞了體系半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),使體系均呈現(xiàn)半金屬性質(zhì),并對(duì)摻雜了Mn、Fe、Co原子的MoS2和WS2體系進(jìn)行了分析對(duì)比。接下來本文研究了非磁性原子C、Si、Ge摻雜WS2體系的性質(zhì),摻雜C、Si、Ge后的WS2體系可以呈現(xiàn)良好的窄帶隙二維材料的特點(diǎn),但體系出現(xiàn)了雜質(zhì)能級(jí)。通過分析,文中選擇了Si和Mn原子對(duì)WS2體系進(jìn)... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

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14第3章單粒子摻雜MoS2與WS2體系的性質(zhì)研究3.1研究模型的建立及計(jì)算方法3.1.1研究模型的建立對(duì)于二維MoS2與WS2這類材料而言，其原子配位形式并不是單一的，一般其常見的相包括有2H相及1T相。2H相的二維MoS2及WS2的結(jié)構(gòu)是三角菱形的，而1T相近似于八面體結(jié)構(gòu)，一般條件下2H相更為穩(wěn)定。本文選擇最為穩(wěn)定的三角菱形結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，該結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)是，原子基本層結(jié)構(gòu)包含三個(gè)由化學(xué)鍵緊緊相連的原子層，其中中間的原子層為過渡金屬原子，兩個(gè)S層位于過渡金屬原子層的上下兩側(cè)。多層二維MoS2與WS2的基本層間的結(jié)合方式相同，都依靠范德瓦爾斯相互作用，這與石墨烯等大多數(shù)二維材料是一致的。文中利用MS軟件建立了摻雜原子后的133的二維MoS2及WS2的超胞模型，為了防止層與層之間的相互作用，在Z軸方向構(gòu)建了30埃的真空層。（a）MoS2單胞（b）133的MoS2摻雜結(jié)構(gòu)（c）MoS2摻雜結(jié)構(gòu)的俯視圖（d）MoS2摻雜結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖圖3.1摻雜原子后的MoS2結(jié)構(gòu)模型圖Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom圖3.1是摻雜后的MoS2結(jié)構(gòu)圖。圖中淺藍(lán)色球?yàn)镸o原子，黃色球?yàn)镾原子，紫色球?yàn)殡s質(zhì)原子。模型中共包含了8個(gè)Mo原子，18個(gè)S原子和1個(gè)雜質(zhì)原子，添加雜質(zhì)原子后，體系的摻雜濃度為11.11%。接下來按照同樣的方法，又建立了摻雜后的WS2模型圖，如圖3.2所示。沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文

14第3章單粒子摻雜MoS2與WS2體系的性質(zhì)研究3.1研究模型的建立及計(jì)算方法3.1.1研究模型的建立對(duì)于二維MoS2與WS2這類材料而言，其原子配位形式并不是單一的，一般其常見的相包括有2H相及1T相。2H相的二維MoS2及WS2的結(jié)構(gòu)是三角菱形的，而1T相近似于八面體結(jié)構(gòu)，一般條件下2H相更為穩(wěn)定。本文選擇最為穩(wěn)定的三角菱形結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，該結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)是，原子基本層結(jié)構(gòu)包含三個(gè)由化學(xué)鍵緊緊相連的原子層，其中中間的原子層為過渡金屬原子，兩個(gè)S層位于過渡金屬原子層的上下兩側(cè)。多層二維MoS2與WS2的基本層間的結(jié)合方式相同，都依靠范德瓦爾斯相互作用，這與石墨烯等大多數(shù)二維材料是一致的。文中利用MS軟件建立了摻雜原子后的133的二維MoS2及WS2的超胞模型，為了防止層與層之間的相互作用，在Z軸方向構(gòu)建了30埃的真空層。（a）MoS2單胞（b）133的MoS2摻雜結(jié)構(gòu)（c）MoS2摻雜結(jié)構(gòu)的俯視圖（d）MoS2摻雜結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖圖3.1摻雜原子后的MoS2結(jié)構(gòu)模型圖Fig.3.1StructuremodeldiagramofMoS2dopedwithatom圖3.1是摻雜后的MoS2結(jié)構(gòu)圖。圖中淺藍(lán)色球?yàn)镸o原子，黃色球?yàn)镾原子，紫色球?yàn)殡s質(zhì)原子。模型中共包含了8個(gè)Mo原子，18個(gè)S原子和1個(gè)雜質(zhì)原子，添加雜質(zhì)原子后，體系的摻雜濃度為11.11%。接下來按照同樣的方法，又建立了摻雜后的WS2模型圖，如圖3.2所示。沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]稀磁半導(dǎo)體的研究進(jìn)展[J]. 趙建華,鄧加軍,鄭厚植.  物理學(xué)進(jìn)展. 2007(02)

博士論文
[1]高壓下過渡金屬硫族化合物的電輸運(yùn)性質(zhì)及其金屬化相變[D]. 劉鮑.吉林大學(xué) 2011
[2]自旋電子學(xué)材料的第一性原理研究[D]. 高國(guó)營(yíng).華中科技大學(xué) 2008

碩士論文
[1]鈷摻雜氧化鋅稀磁半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)和磁性研究[D]. 陶華龍.大連交通大學(xué) 2012
[2]單壁碳納米管的第一性原理研究及對(duì)稱性分析[D]. 宋開顏.沈陽工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3517108