几种二维过渡金属硫族化合物的输运性质研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nemosan
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现阶段,随着科学技术的飞速发展,对于纳米材料的探索与认识不断深入,石墨烯、过渡金属硫族化合物等一系列电学性质优异的二维结构材料被相继发现,并且各种性质优异的电子器件正被不断设计和制备出来。随着实验制备工艺的发展及合成技术的提高,二维结构材料在结构形式及电子性质调控方面展现出了巨大应用潜力。其中,二维过渡金属硫族化合物表现出众多奇特的电学性质,并以其独特的“三明治”结构为电子性质的调控提供了更加丰富的可能性。最近,实验上相继制备出与传统过渡金属硫族化合物不同的Janus结构等一系列新构型,并呈现出优异的电学特性,具有广阔的应用前景。基于此,本文使用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的计算方法,研究了几类特殊二维过渡金属硫族化合物的电子结构及输运性质,揭示了现象背后的内在物理机制,并采用掺杂等方式成功对性质进行了进一步调控。本文主要研究内容如下:研究了二维Janus型过渡金属硫族化合物的电子结构及输运性质。发现OMo Te结构与其“亲本”结构(Mo O2及Mo Te2)间呈现出金属-半导体转变。研究发现,非对称应力的变化是形成转变的内在机制。进一步通过逐步增加O原子掺杂浓度,实现了金属到半导体性的渐进转变,为该类体系电子结构的调控提供了新途径。研究了外部应力对各向异性二维Re S2结构电子性质影响。发现应力可导致Re S2发生金属-半导体转变,但在压缩和拉伸过程中分别呈现出敏感和非敏感的特性,并且在拉伸过程中未发生金属-半导体转变,不同于各向同性过渡金属硫化物。分析表明,呈现各向异性的金属原子-金属原子成键及相互作用在拉伸/压缩状态下的相异性是其内在成因。研究了二维过渡金属硫族化合物进行多元掺杂后的电子结构和输运性质,发现经掺杂后的同素异构体呈现出不相同的电子性质:除1OWTe以外的OMTe、OMNTe(M、N=Cr、Fe、Mo、W)所有结构均表现出金属性,而1OWTe结构表现出半导体性质。通过对键长的分析,发现键长存在与电子结构性质对应的阈值分布,而原子间相互作用的强弱的变化最终导致了结构电子性质之间的差异。
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