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随着石墨烯在应用研究和产业发展取得的重大突破,类石墨烯结构的新型二维材料也受到广泛的关注。寻找新型二维材料,探索其物理和化学性质,并对材料性能进行调控,推动新型二维材料的应用发展,成为近年来低维材料领域的主要工作。与石墨烯类似,新型二维材料的物理性质也与体材料存在一定的差异性。在众多新型二维材料中,二维过渡金属硫化物(2D-TMDs)因其适中的能带带隙和丰富的物理性质,成为二维半导体研究领域中的热点材料,研究表明,2D-TMDs有望在光电器件、能量存储和热电器件等多个应用领域有所突破。热传输性质,作为材料基本的物理性质,也是材料在器件应用中考虑的关键性能。然而,由于实验条件的限制,对于2D-TMDs热传输性质的系统研究相对较少,尤其缺乏对2D-TMDs热输运性质调控机制的研究。针对不同电子器件对材料的应用需求,探索热输运过程中声子散射规律,研究2D-TMDs热传输性能的有效调控机制,对推动材料的应用具有重要的意义。本文利用玻尔兹曼输运方程和分子动力学研究方法,研究了二维过渡金属硫化物MX2(M=Mo;X=S,Se)的热输运性质,重点关注双层异质结、晶格缺陷等结构对材料热输运性质的影响,研究成果为探索2D-TMDs的应用发展提供参考。本论文主要研究内容及成果简述如下:(1)二维过渡金属硫化物中,热输运的主要载流子为声子。因此,2D-TMDs热输运性质的研究归结为声子输运问题。利用第一性原理计算方法,通过求解玻尔兹曼方程,研究了MoS2/MoSe2双层异质结结构的晶格热导率、声子群速度和声子寿命等。研究表明,室温下,MoS2/MoSe2异质结的导热系数是25.39 W/(m·K),其导热性能介于单层MoSe2和单层MoS2之间。通过分轨道声子色散曲线、格林艾森参数、声子群速度以及声子寿命,我们发现频率低于172.65 cm-1的声学支和低频光学支发生较强的耦合,声子输运受层间范德华相互作用散射,进而影响二维材料的晶格热导率。(2)利用非平衡分子动力学的方法,我们研究了单层MoSe2的晶格热导率,以及晶格热导率对模拟尺寸和缺陷的响应。计算结果显示,室温下,单层MoSe2沿扶椅方向和锯齿方向的晶格热导率分别为17.758和18.932 W/(m·K);单层MoSe2纳米带的晶格热导率随着模拟体系长度尺寸的增加而升高,但对体系宽度尺寸却不敏感。针对单层MoSe2中不同的空位缺陷,研究了空位缺陷的浓度和相对位置对材料晶格热导率的影响。结果表明,缺陷浓度的增加一定程度上抑制材料的晶格热导率,例如,Mo原子0.5%的空位缺陷浓度导致晶格热导率降低了约43%,而缺陷空位相对位置对材料晶格热导率的影响较小,甚至可以忽略。(3)利用第一性原理和分子动力学的方法,我们系统的研究了石墨烯/MoSe2异质结(G-MoSe2)的电子结构和面内热导率。研究表明,G-MoSe2异质结具有类石墨烯的电子能带结构,在高对称K点形成一个2 meV的能隙。室温下,由于该带隙值远小于kBT值,甚至会消失。因此,G-MoSe2异质结具有类石墨烯的电子性能。利用分子动力学,我们计算得到G-MoSe2异质结室温下的面内热导率为272.5 W/(m·K),通过对比异质结界面相互作用强度对面内热导率的影响,发现G-MoSe2异质结的面内热导率随界面相互作用强度的增加而减小。