【摘 要】
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二维Janus过渡金属硫族化合物由于具备十分优异的性质以及极具潜力的应用前景,在理论研究和实验制备上均受到了人们广泛的关注。在实验室成功合成的二维Janus MoSSe结构的基础上,理论研究表明,通过替换特定原子的位置,可以形成结构更为稳定的非Janus MoSSe。本文首先研究了Janus MoSSe和非Janus MoSSe的结构以及电子性质。接着将两种材料分别与graphene搭建成异质结构
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二维Janus过渡金属硫族化合物由于具备十分优异的性质以及极具潜力的应用前景,在理论研究和实验制备上均受到了人们广泛的关注。在实验室成功合成的二维Janus MoSSe结构的基础上,理论研究表明,通过替换特定原子的位置,可以形成结构更为稳定的非Janus MoSSe。本文首先研究了Janus MoSSe和非Janus MoSSe的结构以及电子性质。接着将两种材料分别与graphene搭建成异质结构,找到了其最稳定构型,并且通过层间距与结合能的关系确定了各自平衡态的层间距和结合能。其中,graphene/非Janus MoSSe的层间距最小,两层之间范德瓦尔斯力最强;graphene/Janus MoSe S的结合能最低,组成的异质结构最稳定。接着,本文研究了三种异质结构的能带结构和肖特基接触。三种结构的能带结构看起来均像是graphene和（非）Janus MoSSe两种孤立材料能带结构的简单叠加,因此其各自独特的电子性质在费米能级附近均得以保留。三种材料的接触面处均存在n型肖特基接触,其n型肖特基势垒高度分别为0.10 e V（graphene/Janus MoSSe）、0.74 e V（graphene/Janus MoSe S）和0.38 e V（graphene/非Janus MoSSe）。最后,本文研究了肖特基势垒高度和其接触类型在外场下的调控。其中,外部电场的正方向定义为从MoSSe层指向graphene层的方向。研究表明,当施加正向电场时,随着电场强度增加,三种结构的n型肖特基势垒高度近似线性增加,p型肖特基势垒高度近似线性减少。对于graphene/Janus MoSSe结构,欧姆接触与n型肖特基接触的转换发生在电场强度为-0.2 V/?处;对于graphene/Janus MoSe S结构,n型肖特基接触与p型肖特基接触的转换发生在电场强度为0.03 V/?处。而对于graphene/非Janus MoSSe结构,当电场强度为0.28 V/?时,发生n型和p型肖特基接触的转换;而当电场强度为-0.5 V/?时,发生欧姆接触和n型肖特基接触的转换。因此,在实验和实践上容易实现的电场强度范围内,唯有graphene/非Janus MoSSe结构可以通过调控电场强度而产生三种肖特基接触类型的转换。本文的工作希望能为该结构在光电子和纳米电子设备上的应用提供理论预测与指导。
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