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在2004年,随着人们成功制备出石墨烯,二维材料受到研究人员的广泛关注。因为二维层状材料具有非常多美妙的物理化学性质。借鉴石墨烯的制备方法一使用透明胶带进行机械剥离,大量的新颖二维材料成功地被剥离出来。为了促进二维材料在长波长光电探测器、偏振敏感光电探测器、光电存储器、脉冲激光器和光催化器件等纳米电子器件的发展,我们必须开发出新颖的光电性质。构建二维范德瓦尔斯异质结是主要增加二维材料性质的一种手段。利用具有金属性质,半导体性质和绝缘体性的材料堆栈在一起,进而这些堆栈结构形成层与层之间靠范德瓦尔斯作用的异质结。这些异质结展现了大量的前所未有的独特光电性质,被设计为隧道晶体管、柔性电子器件和催化材料等。但只由不断试错的实验研究方式进行研究二维材料,成本会非常高。如果通过理论计算与实验的有机互助研究方式,能大大地促进二维材料发展。在本文中,我们采用第一性原理方法研究两种新型二维材料体系。第一个体系:双层α-GeTe,第二个体系:WS2/BSe范德瓦尔斯异质结。我们的研究结果如下:1、层间距和外加电场调节双层α-GeTe的电子性质。我们计算了双层α-GeTe本身具有的各种性质;还使用垂直应变和外加电场去调制了双层α-GeTe本身具有的电子性质。我们的计算表明双层α-GeTe是一种层与层之间靠范德瓦尔斯作用的二维半导体材料。它具有0.610 eV的带隙和良好的光学性质。另外,只有在外加正电场时,才可以在双层α-GeTe的层间诱导出二维电子气。根据这样的双层α-GeTe的电子性质,我们设计了一个数据存储器,并且解释了它的工作原理。2、Ⅱ型能带排布的WS2/BSe范德瓦尔斯异质结:我们系统地学习和计算了 WS2/BSe范德瓦尔斯异质结的结构、电子性之、电荷转移、能带排布结构和光学性质。WS2/BSe范德瓦尔斯异质结是具有1.73 eV的间接半导体,并且拥有Ⅱ型能带排布。这样的能带排布实现了光生电子和光生空血的分离,达到延长光生载流子的寿命。另外,在0<pH<7溶液中,WS2/BSe范德瓦尔斯异质结的能带边缘满足析氢反应势。在光学性质方面,WS2/BSe范德瓦尔斯异质结能在紫外光到可见光(717nm)范围进行光吸收。我们的计算提供了一种光解水新型异质结材料,并且解释了该材料发生光催化反应的机理。