【摘 要】
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二维材料因纳米级和原子级器件用途而具有研究价值,在众多的二维材料中,含Cr和W元素的二维材料的研究已经有不少进展:单层Cr I3呈铁磁性,在范德华磁隧道结、掺杂Li原子改性方面有很好的应用;少层CrTe2居里温度高于300 K,可以应用于室温自旋电子器件;二维WSe2的性质可以通过应变调节,可应用于可穿戴光电器件和传感器;WTe2具有高电流密度和低热导率,可应用于热电器件和相变存储器。本文主要选择
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二维材料因纳米级和原子级器件用途而具有研究价值,在众多的二维材料中,含Cr和W元素的二维材料的研究已经有不少进展:单层Cr I3呈铁磁性,在范德华磁隧道结、掺杂Li原子改性方面有很好的应用;少层CrTe2居里温度高于300 K,可以应用于室温自旋电子器件;二维WSe2的性质可以通过应变调节,可应用于可穿戴光电器件和传感器;WTe2具有高电流密度和低热导率,可应用于热电器件和相变存储器。本文主要选择了含Cr和W元素的二维材料,以WSe2、CrO2和CrSeTe为基础进行理论研究,主要研究内容和结论如下:（1）单层MoSSe和MoSSe/Mo S2异质结可以在实验上被成功制备,表面硒化的技术也适用于WSe Te/WSe2异质结的制备,目前WSe2双层表面碲化的研究尚未报道。通过第一性原理计算,可以发现碲化后WSe2双层的结构、电子和光学性质将发生显著变化。与WSe2双层相比,WSe Te/WSe2异质结具有更小的层间距、更小的带隙、更小的功函数和更强的层间耦合,并且WSe2双层碲化后对可见光区的光吸收会增强。在4%的拉伸应变下,WSe Te/WSe2异质结的带隙将大大减小,对可见光区的光吸收强度将进一步增强,可以用来设计相关的光电器件。我们的研究结果为相关的高性能光电器件的设计提供了基础。（2）由于Cr之间的高磁耦合强度,体相CrO2的居里温度比较高。当材料的维度从三维降低到二维时,CrO2有望保持较高的居里温度。到目前为止,关于CrO2的二维结构的报道很少。通过第一性原理计算,可以发现CrO2单层有两种低能量结构,即D3d-CrO2和D2h-CrO2。它们都具有很高的动力学稳定性,并且具有显著不同的电子性质和磁性。D3d-CrO2的居里温度远低于其体相的居里温度,但仍高达221 K。此外,D3d-CrO2呈铁磁态,而D2h-CrO2呈反铁磁态。不同的几何结构会影响材料的电子性质:D3d-CrO2是半金属,而D2h-CrO2是半导体。研究表明,单层CrO2具有丰富的电子性质和磁学特性。（3）少层1T-CrTe2可以从体相中剥离,具有比较高的居里温度,这使得Janus CrSeTe单层实验上有望被制备。二维材料中的可调谐磁相变产生的原因是一个引人入胜的研究课题。利用第一性原理计算,可以发现二维CrSeTe单层是稳定的,本质上是一种铁磁金属,可以通过施加双轴压缩应变将其由铁磁相变为反铁磁相。施加应变过程中,最近邻Cr原子（J1）和次近邻Cr原子（J2）之间的交换相互作用会发生变化,从而产生磁相变。我们的研究对CrSeTe单层磁相变的机制作出了合理的解释。
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