二維化合物的吸附特性

第1章緒論/ 001

1.1單層二硫化鉬(MoS2) 研究進展/ 001

1.1.1石墨烯/ 001

1.1.2二硫化鉬(MoS2)/ 002

1.1.3單層MoS2缺陷吸附摻雜研究/ 005

1.2單層硒化銦(InSe) 研究進展/ 007

1.2.1InSe簡介/ 007

1.2.2InSe電子結構及性質/ 008

參考文獻/ 009



第2章理論方法/ 015

2.1能帶理論的三大近似/ 015

2.1.1絕熱近似/ 016

2.1.2單電子近似(密度泛函理論)/ 017

2.1.3週期性勢場近似(布洛赫定理)/ 020

2.2勢與波函數的處理/ 021

2.2.1平面波方法/ 022

2.2.2原子軌道線性組合法/ 023

2.2.3贗勢方法/ 024

2.2.4投影綴加波法/ 025

2.3Kohn-Sham方程的自洽求解/ 026

參考文獻/ 027



第3章Au團簇吸附對非缺陷和缺陷單層MoS2結構和電子性質的影響/ 029

3.1概述/ 030

3.2計算模型和方法/ 031

3.3結構及電子性質/ 033

3.3.1Aun團簇吸附于非缺陷單層MoS2/ 033

3.3.2Au團簇在單S空位MoS2上的吸附/ 038

3.3.3Au團簇在反位缺陷MoS2上的吸附/ 043

參考文獻/ 047



第4章反位缺陷對單層MoS2電子和磁學性質的影響/ 051

4.1概述/ 051

4.2計算方法和模型/ 052

4.3電子及磁學性質/ 054

4.3.1反位元缺陷MoS2的電子性質/ 054

4.3.23d過渡金屬原子吸附對反位元缺陷MoS2的電子及磁學性質的影響/ 056

參考文獻/ 060



第5章非金屬原子吸附對缺陷單層MoS2磁學性質的影響/ 063

5.1概述/ 063

5.2計算模型和方法/ 064

5.3吸附位置及磁學性質/ 065

5.3.1非金屬原子的吸附位置/ 065

5.3.2非金屬原子吸附對MoS2磁學及電子性質的影響/ 066

參考文獻/ 071



第6章3d過渡金屬原子吸附對單層InSe電學和磁學性質的影響/ 074

6.1概述/ 074

6.2計算模型和方法/ 076

6.3穩定性、電學及磁學性質/ 077

6.3.1幾何結構和穩定性/ 077

6.3.2電子結構/ 079

6.3.3磁性/ 079

6.3.4能帶結構/ 084

參考文獻/ 087



第7章小分子吸附對單層InSe電學和磁學性質的影響/ 091

7.1概述/ 091

7.2計算模型和方法/ 093

7.3吸附對電學及磁學性質的影響/ 094

7.3.1CO吸附/ 094

7.3.2H2O吸附/ 096

7.3.3NH3吸附/ 097

7.3.4N2吸附/ 098

7.3.5NO2吸附/ 099

7.3.6NO吸附/ 101

7.3.7O2吸附/ 102

參考文獻/ 103

作為二維材料的典型代表，石墨烯已被廣泛研究。然而，由於石墨烯的零帶隙特征，難以應用於半導體電子器件，人們開始把目光轉向其他具有帶隙的二維材料。過渡金屬硫化物，以MoS2為代表，體材料為間接帶隙，而單層結構則為直接帶隙。大多數二維過渡金屬硫化物的帶隙在1～2eV之間，在光電子器件、太陽能器件的製備中具有廣闊的應用前景，因此對二維過渡金屬硫化物的電子及磁性質進行調控成為研究熱點。

最近，Ⅲ-Ⅵ族化合物因其優異的性能吸引了眾多研究者的注意。除了擁有二維過渡金屬硫化物的優越性能，例如超高表面體積比、與柔性器件的高度相容性等，二維Ⅲ-Ⅵ族化合物還有優於二維過渡金屬硫化物的性能，比如高載流子遷移率、p型電子行為、高電荷密度等，這些卓越的性能使二維Ⅲ-Ⅵ族化合物也成為納米電子學領域的熱點材料。

本書首先介紹了二維過渡金屬硫化物和Ⅲ-Ⅵ族化合物的研究背景，然後對計算中用到的相關理論基礎做了介紹。後面的章節主要介紹了筆者近年來的研究結果，主要包括不同種類的缺陷對單層MoS2性質的影響，小團簇以及各種雜質原子在單層MoS2表面的吸附；過渡金屬原子以及各種小分子的吸附對二維Ⅲ-Ⅵ族化合物InSe結構、電學和磁學性質的影響等。

本書是筆者近年來對二維MoS2和InSe材料體系的電子結構和磁性質的研究基礎上撰寫而成的。

本書的相關研究和分析工作得到了河南科技大學的大力支持。本書的出版得到了國家自然科學基金(61874160，11404096)、河南省高等學校青年骨幹教師培養計畫(2017GGJS067)、河南科技大學博士科研啟動基金的資助。在此表示深深的感謝。

本書在撰寫過程中參考的相關文獻，已在每章後列出，在此，對相關學者表示衷心的感謝。由於筆者水準有限，書中難免存在不當之處，敬請專家學者和讀者批評指正。


琚偉偉

2019年6月