收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用原子与分子调控MoS_2性质的第一性原理研究

李洪星  
【摘要】:相对于体材料,二维材料由于少了一个维度,具有许多新奇的电子与化学性质。发端于石墨烯的成功制备,经过十余年的发展,已有一个庞大的二维材料家族。其中,MoS_2是性质优异的二维材料之一,因此受到了广泛的关注。单层MoS_2是直接带隙半导体,具有很好的稳定性,可应用于场效应管、光学器件和化学催化等领域。为了更好的利用MoS_2,对MoS_2的性质进行调控优化也是必须的。本论文采用第一性原理计算,研究了 MoS_2的卤化,气体分子在MoS_2 S空位(SV)处的吸附和磁性原子链吸附MoS_2 S空位链(SVL)的电磁性质以及调控。一、MoS_2的卤化。单个卤素原子(F,Cl,Br和I)都能稳定地吸附在MoS_2表面,且都具有1μB的磁矩。若再吸附一个原子则形成二聚体。F和Cl二聚体在最近邻构型时是非磁性,其他元素和其他构型的二聚体都表现为反铁磁。卤素原子间存在长程反铁磁相互作用。进一步对MoS_2进行单面完全卤化。F-MoS_2可以以成键态稳定地存在,电子性质计算表明F-MoS_2具有金属性。Cl-MoS_2和Br-MoS_2有成键态和非成键态两种状态,成键态比非成键态的能量高。I-MoS_2只有非成键态。二、H_2、N_2、O_2、NO、NO_2、CO、CO_2、NH3 和 H_2O 分子在含 S 空位(SV)MoS_2上的吸附。CO_2、N_2和H_2O分子是物理吸附在SV附近,SV加强了这3种分子的吸附强度。CO、NO、O_2和NH3分子是化学吸附在SV,与SV附近有悬挂键的Mo原子成键。其中,Mo-O键的形成会完全移除SV引起的杂质态。H_2分子和NO_2分子会解离吸附在SV。H_2分子解离成吸附在SV的2个H原子;NO_2分子会解离成NO分子和O原子,O原子会掺杂在SV,NO分子则会物理吸附在O掺杂的MoS_2的表面。三、V、Cr、Mn和Fe原子链单层MoS_2S空位链(SVL)上的吸附。这些过渡金属原子链都能以较大的结合能稳定地吸附在MoS_2,其电磁性质受到MoS_2衬底的影响。V和Cr原子链吸附到MoS_2后,磁耦合方式保持不变,但是强度减弱很多。Mn和Fe原子链吸附到MoS_2后则由铁磁性(FM)转变为反铁磁性(AFM)。沿原子链方向的单轴应力可用来调节TMC/MoS_2体系的电子和磁性性质。V/MoS_2在压缩应力下会由铁磁性的金属转变为反铁磁性的金属。Cr/MoS_2和Mn/MoS_2分别在-2.5%的压缩应力和5%的拉伸应力下,会由反铁磁性的窄带隙半导体转变为铁磁性的金属。Fe/MoS_2在-5%的压缩应力下会由反铁磁性的半导体转变为半金属。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O469

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 刘俊;梁培;舒海波;沈涛;邢凇;吴琼;;单层MoS_2分子掺杂的第一性原理研究[J];物理学报;2014年11期
2 罗虹,刘家浚,朱宝亮,刘芬;WS_2和MoS_2溅射膜在油润滑下的摩擦学行为[J];真空科学与技术;1995年01期
3 张治军,马同森,张天莉,余长春,薛群基;表面修饰MoS_2纳米微粒的XPS研究[J];河南大学学报(自然科学版);1995年04期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 韩姝娜;安高军;林德莲;刘晨光;;原位漫反射傅里叶红外光谱法研究噻吩在介孔MoS_2上的吸附与反应[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年
2 乔玉林;孙晓峰;胡春华;张纾;马世宁;;磨损表面MoS_2膜形成的高温摩擦机理研究[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
3 王红卫;P.Skeldon;G.E.Thompson;;铝及铝合金MOS_2固体自润滑膜的开发、标定及摩擦学研究(英文)[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
4 翟鹏济;吕峰;唐孝威;魏骏;贺节;商广义;姚骏恩;;用STM观测重离子轰击过的MoS_2表面[A];第八届全国核物理会议文摘集(下册)[C];1991年
5 熊党生;葛世荣;;MoS_2添加量对镍铬基合金机械及高温摩擦特性的影响[A];'99摩擦学表面工程学术会议论文集[C];1999年
6 李砚萍;;电刷中MoS_2的形态分析[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
7 朱丽娜;王海斗;徐滨士;刘家浚;;复合镀渗MoS_2薄膜的表征与摩擦学性能[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
8 郑军;周晖;温庆平;万志华;桑瑞鹏;;偏压对非平衡磁控溅射沉积MoS_2掺Ti薄膜的性能影响研究[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年
9 单小鹏;郭兴伍;王渠东;丁文江;;镁合金表面MoS_2/树脂杂化层的制备及其性能研究[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 潘靖;ZnO掺杂和MoS_2表面修饰在太阳能光催化分解水和太阳能电池方面的理论研究[D];东南大学;2015年
2 胡爱明;第一性原理研究非磁性元素掺杂单层MoS_2中的磁性[D];湖南大学;2015年
3 李洪星;利用原子与分子调控MoS_2性质的第一性原理研究[D];中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所);2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 盛备备;水热制备纳米MoS_2及其光催化性能研究[D];南京航空航天大学;2015年
2 刘佳慧;过渡金属掺杂MoS_2制备及其催化碱木质素加氢液化[D];东南大学;2015年
3 吴肖;层状MoS_2纳米薄片及其复合材料的制备及其电化学性能的研究[D];江苏大学;2016年
4 傅豪;MoS_2与TiO_2异质纳米结构的制备与性能研究[D];华东师范大学;2016年
5 苏杰;单层MoS_2热学性能的第一性原理研究[D];西北工业大学;2015年
6 高莉娟;共价功能化MoS_2单层电子结构和输运性质的理论研究[D];哈尔滨理工大学;2017年
7 张守川;红毛丹状MoS_2/介孔碳球复合物的制备及其电化学性能和单层多晶MoS_2的制备和光电性能[D];安徽大学;2017年
8 陈红金;单层MoS_2上锂原子的吸附与迁移的研究[D];江西师范大学;2014年
9 程亚洲;含纳米MoS_2空间润滑脂的制备与摩擦学性能表征[D];合肥工业大学;2012年
10 杨坤鹏;MoS_2及其复合纳米微粒的制备与摩擦学性能研究[D];河南大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026