应变对Ti2CO2的力学和电学性质的调控

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangyofoo
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MXenes作为一类的新型二维纳米材料,由于具有高比表面积,良好的导电和亲水性能,MXene在储能、功能增强材料、电子器件等多个方面受到越来越多的关注,作为MXene系列中经过充分研究的成员之一,Ti2CO2作为较早制备且研究较多的MXene,通过对相应的羟基官能化的Ti2C(OH)2进行高温处理而实现,已被证明具有超高载流子迁移率的半导体,可作为电子器件的候选材料。基于目前对柔性电子器件的需求,器件材料在应变下的力学和电学性能至关重要。为了进一步考察Ti2CO2可能作为柔性电子器件的组成部分,对Ti2CO2在应变下的力学和导电性能进行了研究,从而发现更多有用的MXenes结构,使得有用结构的数目得到扩充。在这项工作中,结合第一原理密度泛函计算和玻尔兹曼输运理论,首先研究了应变单层Ti2CO2的2D材料的电学和力学性质的影响;同时研究了层厚度对2D材料双层Ti2CO2的电导率的影响,由于层相互作用引起的带分裂,Ti2CO2的带隙值通常会随着层数的增加而减小。基于广义梯度近似(GGA),单层Ti2CO2中的带隙被确定为0.260eV,而带隙值在五层结构的2D材料中降低至0.0369eV。此外,研究了应变对多层Ti2CO2的电子能带结构的影响,随着垂直于基面的压缩应变增加,发现该材料从半导体性质转变为半金属性质,然后转变为半导体性质,最后变为性质。该结果意味着多层Ti2CO2的电子特性可以通过应变有效地控制,并且多层结构可以应用于应变传感器。为了进一步扩展此应用,我们继续研究了应变对多层MXenes材料性质的调控,其中包括Ti2CF2材料、Ti2C(OH)2材料以及Hf2CO2和Zr2CO2材料,为探索半导体的应用提供一个新思路。因此,我们的工作可能通过压缩类似手风琴的多层MXenes为实现半导体调控应用打开一扇门。
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