過渡金屬摻雜二維MoS2材料的電子結(jié)構(gòu)與磁性質(zhì)研究.pdf

1、具有獨(dú)特層狀結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料MoS2近年來引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。已有研究表明，向單層MoS2中摻雜過渡金屬原子可獲得磁性，有望成為新一代稀磁半導(dǎo)體材料。通常，人們只關(guān)注通過何種方式獲得磁性，卻忽略了獲得磁性的同時(shí)，MoS2材料可能會失去本身的半導(dǎo)體特性而呈現(xiàn)一定的半金屬特性，從而不能作為良好的稀磁半導(dǎo)體材料進(jìn)行應(yīng)用；除此之外，MoS2物理化學(xué)性質(zhì)特殊，單層材料與雙層材料的性質(zhì)不盡相同，對單層材料的研究結(jié)果并不一定適用于雙層材料。針對

2、以上問題，本文對單層MoS2及雙層MoS2分別進(jìn)行過渡金屬原子摻雜的電子結(jié)構(gòu)與磁性質(zhì)的理論研究，并提出了調(diào)節(jié)摻雜體系半金屬特性、使其具有良好半導(dǎo)體特性的方法。
　　本文采用基于密度泛函理論的平面波贗勢法，首先以3×3×1的單層MoS2超胞為研究模型進(jìn)行第一性原理計(jì)算，結(jié)果表明純MoS2不顯磁性，過渡金屬原子Cr摻雜的MoS2不顯磁性，V、Mn、Fe摻雜MoS2可獲得磁性，且Mn、Fe摻雜獲得的磁性更大，但摻雜體系呈現(xiàn)半金屬性質(zhì)；對

3、于Mn摻雜MoS2，本文提出對其摻雜IVA族Si原子的方法，計(jì)算結(jié)果表明，非磁性原子Si的引入，改變了Mn摻雜MoS2體系的半金屬特性的能帶結(jié)構(gòu)，是一種禁帶寬度為0.7eV的間接帶隙半導(dǎo)體，同時(shí)，對體系的磁矩沒有影響；對于Fe摻雜MoS2，對其繼續(xù)進(jìn)行N原子摻雜，可調(diào)節(jié)體系的半金屬特性，F(xiàn)e、N共摻雜的MoS2是具有磁性的禁帶寬度為0.2eV的間接帶隙半導(dǎo)體。
　　其次，對3×3×1的雙層MoS2超胞為研究模型進(jìn)行原理計(jì)算，結(jié)果表