二硫化钼MoS2纳米结构光电性能的研究
本文基于密度泛函理论第一性原理，应用Wien2K软件在广义梯度近似(GGA)下进行计算。本文主要针对MoS2纳米结构光电特性进行了研究。 首先，我们通过GGA以及GGA+U的方法研究了Mn原子与B,C, N原子共掺对单层MoS2光电特性影响的研究。通过研究发现，Mn原子与C原子共掺使单层MoS2产生磁性，而Mn原子与B,N原子共掺使单层MoS2依旧表现为半导体特性，带隙变小。Mn原子与B,C, N原子共掺单层MoS2使其介电函数、吸收系数、反射折射率发生了红移。为了研究共掺情况下单层MoS2在实验上的可行性，我们对形成能进行了计算。通过能量计算，我们发现单层MoS2在共掺Mn原子与C原子的情况下，体系最稳定，在实验上相对容易实现。 其次，我们通过GGA的方法对单层MoS2进行了V原子掺杂以及Mo，S原子缺陷处理并研究了其电子结构和光学性质。研究表明，对单层MoS2进行V原子掺杂与Mo原子缺陷以及S原子缺陷处理后，单层MoS2均表现出磁性，变为磁性半导体。其光学性质发生不同程度的红移现象，其中，以V原子掺杂与Mo原子缺陷同时发生时，吸收边红移程度最大。 此外，我们对MoS2的Armchair纳米带以及Zigzag纳米带进行了边缘F化和原子缺陷处理。众所周知，MoS2 Armchair纳米带是半导体，而MoS2 Zigzag纳米带则表现出金属特性。我们期望通过对它们进行边缘F化和缺陷处理，从而改善MoS2 Armchair纳米带的光电特性，同时改变MoS2 Zigzag纳米带的金属特性。但是事实证明，对MoS2 Zigzag纳米带进行边缘F化以及边缘F化条件下的原子缺陷处理时，并不能改变纳米带的金属特性。在对Armchair纳米带分别进行边缘F化以及S原子缺陷处理之后，MoS2纳米带表现为金属特性。Mo原子缺陷情况下的Armchair纳米带带隙减小为0.14eV，且光学性质发生红移现象。两个S原子缺陷下的纳米带则表现出半金属特性。 最后，我们通过在单层ZnTe上进行MoS2的界面生长计算，对其电子结构，光电特性进行了研究。根据不同原子的对应，我们研究了五种不同的构型，包括Te-Mo，Te-S，Hollow，Zn-Mo，Zn-S。研究表明，在ZnTe上生长出的单层MoS2其带隙变窄，并依旧表现为半导体特性。光学性质包括介电函数、吸收系数、反射率、折射率均发生红移现象。
第一性原理计算;二硫化钼;纳米结构;原子共掺掺杂;原子缺陷;光电性能
济南大学
硕士
物理学
王培吉
2015
中文
TN304.25;O472
79
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）