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氢化二维过渡金属硫化物的稳定性和电子特性:第一性原理研究

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王丹, 邹娟, 唐黎明. 2019: 氢化二维过渡金属硫化物的稳定性和电子特性:第一性原理研究, 物理学报, 68(3): 226-234. doi: 10.7498/aps.68.20181597
引用本文: 王丹, 邹娟, 唐黎明. 2019: 氢化二维过渡金属硫化物的稳定性和电子特性:第一性原理研究, 物理学报, 68(3): 226-234. doi: 10.7498/aps.68.20181597
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Wang Dan, Zou Juan, Tang Li-Ming. 2019: Stability and electronic structure of hydrogenated two-dimensional transition metal dichalcogenides: First-principles study, Acta Physica Sinica, 68(3): 226-234. doi: 10.7498/aps.68.20181597
Citation: Wang Dan, Zou Juan, Tang Li-Ming. 2019: Stability and electronic structure of hydrogenated two-dimensional transition metal dichalcogenides: First-principles study, Acta Physica Sinica, 68(3): 226-234. doi: 10.7498/aps.68.20181597
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氢化二维过渡金属硫化物的稳定性和电子特性:第一性原理研究

  • 中南林业科技大学理学院,长沙,410004

  • 湖南大学物理与微电子科学学院,长沙,410082

Stability and electronic structure of hydrogenated two-dimensional transition metal dichalcogenides: First-principles study

  • 摘要:

    用氢对单层二维过渡金属硫化物(TMDs)进行功能化是调节单层TMDs电子性质的既有效又经济的方法.采用密度泛函理论,对单层TMDs (MX2 (M=Mo,W;X=S,Se,Te))的稳定性和电子性质进行理论研究,发现在单层MX2的层间有一个比其表面更稳定的氢吸附位点.当同阳离子时,随着阴离子原子序数的增加,H原子与MX2层的结合越强,氢化单层MX2结构越稳定;相反,同阴离子时,随着阳离子原子序数的增加,H原子与MX2层的结合越弱.氢原子从MoS2的表面经层间穿越到另一表面的扩散势垒约为0.9 eV.氢化对单层MX2的电子特性也会产生极大的影响,主要表现在氢化实现了MX2体系从无磁性到磁性体系的过渡.表面氢化会使MX2层的带隙急剧减小,而层间氢化使MX2的电子结构从半导体转变为金属能带.

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出版历程
  • 刊出日期:  2019-02-05

氢化二维过渡金属硫化物的稳定性和电子特性:第一性原理研究

  • 中南林业科技大学理学院,长沙,410004
  • 湖南大学物理与微电子科学学院,长沙,410082

摘要: 

用氢对单层二维过渡金属硫化物(TMDs)进行功能化是调节单层TMDs电子性质的既有效又经济的方法.采用密度泛函理论,对单层TMDs (MX2 (M=Mo,W;X=S,Se,Te))的稳定性和电子性质进行理论研究,发现在单层MX2的层间有一个比其表面更稳定的氢吸附位点.当同阳离子时,随着阴离子原子序数的增加,H原子与MX2层的结合越强,氢化单层MX2结构越稳定;相反,同阴离子时,随着阳离子原子序数的增加,H原子与MX2层的结合越弱.氢原子从MoS2的表面经层间穿越到另一表面的扩散势垒约为0.9 eV.氢化对单层MX2的电子特性也会产生极大的影响,主要表现在氢化实现了MX2体系从无磁性到磁性体系的过渡.表面氢化会使MX2层的带隙急剧减小,而层间氢化使MX2的电子结构从半导体转变为金属能带.

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