二硫化釩納米帶的電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、二維材料很大程度上滿(mǎn)足了未來(lái)發(fā)展對(duì)集成電子系統(tǒng)輕便超薄、透明度高及靈活性好等要求。近十年來(lái)，除石墨烯以外，二維單層層狀過(guò)渡金屬硫族化物(TMDCs)材料以其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)、電子性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)吸引了大家廣泛的關(guān)注。但是，大多數(shù)二維TMDCs材料不具有本征磁性，而二硫化釩(VS2)作為新興的二維層狀無(wú)機(jī)材料，由于其具有本征磁性，可用于自旋電子學(xué)器件材料，獲得了廣泛的關(guān)注。本論文主要通過(guò)第一性原理計(jì)算的方法對(duì)二維單層VS2及一維不同寬度不同邊

2、界的二硫化釩納米帶進(jìn)行模擬計(jì)算和理論研究，通過(guò)分析材料的電子結(jié)構(gòu)和磁矩變化來(lái)探究其電磁性質(zhì)。其主要內(nèi)容如下:
　　1)研究了單層二硫化釩的蜂窩狀的三斜晶體(H-VS2)和中心蜂窩狀的八面體晶系(T-VS2)兩種晶格結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，及其不同寬度一維納米帶的電子性質(zhì)。我們的計(jì)算結(jié)果表明，單層VS2雖然都表現(xiàn)為鐵磁金屬性，H型和T型VS2晶胞的總能隨晶格常數(shù)（體積）的收縮或膨脹呈不同的拋物線(xiàn)變化，即在一定應(yīng)力條件下，兩種結(jié)構(gòu)可以互相轉(zhuǎn)換。

3、H，T型VS2納米帶材料的電子性質(zhì)也不同，其中扶椅形（armchair）和鋸齒形(zigzag)邊界的T-VS2納米帶都表現(xiàn)為金屬性，且與納米帶的寬度無(wú)關(guān)，與其塊體和單層的電子性質(zhì)一樣;不同寬度的H型zigzag邊界VS2納米帶的電子性質(zhì)也表現(xiàn)為金屬性，而armchair邊界的H-VS2納米帶既可能是金屬、半金屬性，又可能是半導(dǎo)體性的電學(xué)性質(zhì)。
　　2)我們研究了二硫化釩納米帶的磁性質(zhì)隨納米帶寬度的變化規(guī)律，及缺陷對(duì)VS2納米帶磁

4、性的影響。在一維VS2納米條帶中，H型納米帶的總磁矩比T型納米帶要大，且磁性隨著納米條帶寬度不同呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。H型條帶的磁性隨著寬度增加線(xiàn)性增大，但T型條帶出現(xiàn)磁性的震蕩行為。此外，我們通過(guò)探究?jī)?yōu)化后納米帶內(nèi)部鍵間間距變化關(guān)系來(lái)分析解釋了磁矩變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)上，材料缺陷的存在是不可避免的，我們理論上簡(jiǎn)單計(jì)算了硫缺陷的存在對(duì)納米帶磁性的影響。研究發(fā)現(xiàn)硫缺陷可以使納米帶由鐵磁到反鐵磁變化，或是使材料的磁性增加或減小，且不同位置的硫缺陷