【摘 要】
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二维材料是指厚度为一个或几个原子和平面尺寸相对于厚度接近“无限”的纳米材料。由于二维材料的电子态受限于二维平面,导致其具有独特的电学、磁学、力学等性质。近些年来,二维过渡金属硫族化合物(TMDs)以其多样性的晶体结构和优异的物理性质在器件、传感器等领域有着广阔的应用前景。本论文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,较系统地研究了二维贵重过渡金属硫族化合物(NTMDs)中单层二硫/硒化
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二维材料是指厚度为一个或几个原子和平面尺寸相对于厚度接近“无限”的纳米材料。由于二维材料的电子态受限于二维平面,导致其具有独特的电学、磁学、力学等性质。近些年来,二维过渡金属硫族化合物(TMDs)以其多样性的晶体结构和优异的物理性质在器件、传感器等领域有着广阔的应用前景。本论文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,较系统地研究了二维贵重过渡金属硫族化合物(NTMDs)中单层二硫/硒化铂(PtX2(X=S,Se))边缘态及其应变调控下的电学和磁学性质。这些不同边缘的单层PtX2纳米条带中有趣的电学和磁学性质表明,它们在自旋电子学和电子器件中有着潜在的研究与应用前景。全文共分为五章论文的第一章为绪论,首先介绍了TMDs的晶体与电子结构及其受应变调控的研究背景。然后介绍了二维NTMDs的结构特点和电子结构。最后对本论文的研究思路、研究内容及科学意义进行了说明。第二章,首先介绍了计算工作中采用的理论方法:基于DFT的第一性原理计算方法。然后介绍了本论文所采用的计算软件包:VASP。第三章,我们采用第一性原理计算方法较系统地研究了不同边缘的锯齿型PtX2(X=S,Se)纳米条带的电学与磁学性质。计算结果表明:S-S边缘纳米条带是间接带隙半导体,S-Pt边缘纳米条带、Se-Se边缘纳米条带、Se-Pt边缘纳米条带则是直接带隙半导体。同时发现Pt-X边缘纳米条带具有上下平行且中心对称的金属边缘。而Pt-S边缘纳米条带具有金属性和磁性,其金属性和磁性是由边缘Pt原子的5d轨道和边缘S原子的3p轨道发生了强的轨道杂化而导致的。第四章,我们采用第一性原理计算方法较系统地研究了不同边缘的锯齿型PtS2纳米条带在应变调控下的电学和磁学性质。结果表明:S-S边缘纳米条带随应变的增加表现为带隙单调减小。S-Pt边缘纳米条带在随拉伸应变的增加会发生直接到间接带隙半导体的转变,而随着压缩应变的增加则会发生从半导体到金属的相变。应变会导致Pt-S边缘纳米条带的磁性消失。在拉伸应变为5%至8%范围内,Pt-S边缘纳米条带虽然是磁性金属但基态是非磁态。第五章对本论文的工作进行了总结并指出主要创新点,然后简要的展望了后续的研究工作。
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