ZrS 2 基范德华异质结电子结构与光学性能的研究

发布时间：2024-03-17 14:25

　　理论研究表明IVB族过渡金属二卤代物具有比VIB族更高的载流子迁移率,且IVB族中Zr S₂材料的稳定性较好,其优异的可见光响应使得Zr S₂材料在光电器件领域具有很大的潜能。基于此,本文构建了两种Zr S₂基范德华异质结,并采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了扭角、应力和电场对这两种异质结电子结构和光学性能的影响。具体研究内容如下:由H相单层Zr S₂和单层Hf S₂构建的H-Zr S₂/Hf S₂范德华异质结具有比单层H-Zr S₂更高的可见光吸收系数,但该异质结间接带隙的能带结构限制了其在光电子技术领域的应用。通过给H-Zr S₂/Hf S₂异质结施加固定的扭角(13.2°、17.9°、42.1°和46.8°)或者在异质结的x方向上施加-6%～-11%的单轴压缩应力,能够将异质结调制为直接带隙半导体,可用作发光材料。在扭角和x方向单轴压缩应力的作用下,异质结...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 TMDs族材料的研究背景及意义
    1.2 ZrS₂材料的结构
    1.3 ZrS₂材料的研究现状
        1.3.1 ZrS₂实验研究进展
        1.3.2 ZrS₂理论研究进展
    1.4 本文主要研究内容
第二章 理论计算方法
    2.1 第一性原理计算方法
        2.1.1 Born-Oppenhaimer近似
        2.1.2 Hartree-Fock近似
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Hohenberg-Kohn理论
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交换关联泛函
    2.3 软件包简介
第三章 H-ZrS₂/HfS₂ 范德华异质结的理论研究
    3.1 引言
    3.2 计算建模及方法
    3.3 几何结构及稳定性分析
    3.4 H-ZrS₂/HfS₂ 范德华异质结的设计和电子结构的调控研究
        3.4.1 H-ZrS₂/HfS₂ 范德华异质结的能带结构及态密度分布
        3.4.2 扭角作用下H-ZrS₂/HfS₂ 的能带结构及态密度分布
        3.4.3 应力作用下H-ZrS₂/HfS₂ 的能带结构及态密度分布
        3.4.4 电场调控下H-ZrS₂/HfS₂ 的能带结构及态密度分布
    3.5 H-ZrS₂/HfS₂ 范德华异质结的光学性能
    3.6 本章小结
第四章 T-ZrS₂/hBN范德华异质结的理论研究
    4.1 引言
    4.2 计算模型及方法
    4.3 几何结构及稳定性分析
    4.4 T-ZrS₂/hBN范德华异质结的设计和电子结构的调控研究
        4.4.1 T-ZrS₂/hBN范德华异质结的能带结构及态密度分布
        4.4.2 扭角作用下T-ZrS₂/hBN的能带结构及态密度分布
        4.4.3 应力作用下T-ZrS₂/hBN的能带结构及态密度分布
        4.4.4 电场调控下T-ZrS₂/hBN的能带结构及态密度分布
    4.5 T-ZrS₂/hBN范德华异质结的光学性能
    4.6 本章小结
第五章 总结展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3931163