毕业论文-量子尺寸效应对纳米材料物理性质的影响.docx

量子尺寸效应对纳米材料物理性质的影响专 业: 物理学（师范类）班 级：12物理姓 名：指导教师：目 录引言31 研究方法52 讨论82.1 二硫化钼PBE泛函82.2 MoS2和WS2N层板坯直接和间接带隙103 一维二硫化钼性能154 一维MoS2纳米带164.1 一维MoS2特性164.2 弹性性质的力学性能184.3氢的直接带隙变化饱和纳米带204.4 探讨扶手椅型纳米带24结论27致谢28参考文献29沈阳大学毕业设计（论文）摘 要块状二硫化钼，一个典型的层状过渡金属二硫属化物，是一种间接带隙半导体。降低其平板厚度为单层，二硫化钼转变成直接禁带半导体。我们支持通过第一原理计算，本实验观察表明，量子约束在分层d电子二硫属化物导致了电子结构的协调。我们进一步研究的相关T纳米层（T = 钨，铼，铌）的属性，并表明，该拓扑异构体WS2表现出类似的电子性质，而NbS2和RES2保持板坯厚度的金属独立性。独特的蜂窝轨道对称性的基础上的二维（二维）单六边形结构的不寻常的性质，如石墨烯，硅烯和组IIIIV二元化合物。此外， 准一维纳米带和使这些二维层添加了有趣的电子和磁特性，预计将在纳米技术中产生重要的未来应用。最近，二硫化钼板蜂窝结构、性质2H-二硫化钼，及其纳米带一直是理论研究中的一个活跃的研究课题。在本文中，我们提出了优化的原子结构和声子谱的系统的理论研究， 机械，电子，扶手椅型磁性（a-mos2nr）和锯齿型（z-mos2nr）纳米带。我们的研究揭示了有趣的结果，这是这些纳米带的进一步研究和应用的重要。关键词：TS（T = 钨，铼，铌）；量子尺寸效应；纳米层AbstractBulk MoS2, a prototypical layered transition-metal dichalcogenide, is an indirect band gap semiconductor. Reducing its slab thickness to a monolayer, MoS2 undergoes a transition to the direct band semiconductor. We support this experimental observation by first-principle calculations and show that quantum confinement in layered d-electron dichalcogenides results in tuning the electronic structure. We further studied the properties of related TS2 nanolayers (T = W, Nb, Re) and show that the isotopological WS2 exhibits similar electronic properties, while NbS2 and ReS2 remain metallic independent of the slab thickness.Unique honeycomb orbital symmetry underlies the unusualproperties of two-dimensional (2D) single hexagonal structures, such as graphene, silicene and group III-IV binary com-pounds. Moreover, quasi 1D nanoribbons and akes of these 2D layers have added interesting electronic and magnetic properties,which are expected to give rise to important future applications in nanotechnologyRecently, 2D suspended single layer mo- lybdenum disulde, MoS2 sheets with honeycomb structure haveVarious properties of 2H-MoS2, 1H-MoS2, and its nanoribbons have been an active subject of theoretical studies.In this paper, we present our systematic theoretical investigation of optimized atomic structure and phonon spectrum, mechanical, electronic, magnetic properties of armchair (A-MoS2NR) and zigzag (Z-MoS2NR) nanoribbons. Our study reveals interesting results, which are important for further study and applications of these nanoribbons.Keywords:TS（T = Wu，Re，Nb）；Nuantum；Nanosheet引 言在过去的四十年里，人们从试验和理论中广泛地研究了T X2式 (T =钼、钨 、 铌、 铼、 钛、钽等，X=硫、硒、碲等)分层过渡金属二硫化物(LTMDCs)。二硫化钼是一种典型的LTMDC,是由二维SMoS薄片（堆叠在另一薄片上）所构成的。每个薄片都是三层结构，中间有一个钼原子，与位于上、下层的6个硫原子组成共价键。相邻的SMoS薄片之间的键合更弱，而且它们是通过较弱的（导致类似二硫化钼的二维特性）隔层键来支持的。因薄片之间的较弱作用力及LTMDC的各向异性特征，即使在高压的情况下，切断也是比较容易的，这促进了它在润滑方面的应用。其他应用（如催化剂、光电子以及太阳光电）都被提出和研究过。.最近，我们以二氧化铪作栅级绝缘层，使用单层的二硫化钼来实现场效晶体管 。这种晶体管的室温电流开/关比率超过1 108且迁移率可与薄硅晶片或石墨烯纳米带的迁移率相媲美。现今，可通过液体剥落物等来生产二维层状材料薄片，这在Coleman等人的过渡金属二硫化物研究中已成功地进行过。之前, 人们使用平面波方法或局部基函数对各种体积的TMDC以及单层二硫化钼的电子结构进行过研究（按照从头计算）。二硫化钼是其体积形态中的一种间接带隙材料，最近被证明压薄成单层结构后，它会变成一种直接带隙半导体。因此，层数不多的二硫化钼材料的带隙可以被调整且因量子尺寸效应，它们的价值可以从大容量值（至少500兆电子伏）中转移。在本篇中，我们研究了平板厚度相关的T S2 式电子特性，在这里T = 钼、钨、 铼和铌。我们利用局部高斯基函数进行了第一性原理计算，而且与手头的实验数据和平面波计算进行了比较。结果表明，间接-直接带隙的过渡也适用二硫化钨。二硫化铼和二硫化铌的带结构显示了金属特性，因此，没有这类过渡出现。我们可以预测，对于其他的二硫化物-如二硒化钼、二硒化钨、二碲化钼或二碲化钨而言，尺寸相关的带隙过渡现象也会发生。该研究正在进行中且将成为我们下次交流的重点。1 研究方法在这项工作中，我们已经研究TS2类型的LTMDCs，其中T=钼，钨，铼，和铌。所有的结构具有六边形对称性并且属于P63 /mmc空间群。 ReS2是三斜晶系，但对于直接比较的目的，我们使用六角对称。单层和聚层是从全面优化的主要结构切出（001）表面。层的不同数目的在这项研究中被认为是：单环，双环，和四层，以及，六，八分层结构。在密度泛函理论（DFT）的基础上，第一原理计算在CRYSTAL09代码进行实施。用PBE（Perdew - 伯克Ernzerhof）和PBE的混合泛函方式，采用广义梯度近似（GGA）对交流和相关条款进行描述。使用了下列高斯基组：MoSCHAYWSC-311d31Gcora1997钼原子,Wcora1996钨原子,NbSCHAYWSC-31d31Gdallolio1996铌原子,Recora1991for铼原子,andS86-311G*lichanot1993forSatoms。硫族化物的原子被使用全电子基组计算，而对于重元素，被采用的有效芯势（ECP）的方法。大芯ECP已经被选择的所留下的价电子在金属部位被明确描述：钼和铌的4d和5sp,钨和铼的5d和6sp。图1.（彩色线上）TX2类型的层状过渡-金属二硫属化物（T，过渡金属的原子结构; X，硫族化合物）。TX2的不同板片由三个原子层的XT-X组成，其中T和X是共价键合。板片是由软弱夹层连在一起的。表1.在TX2（T =钼，钨，铌，铼; X = S，硒）六角形过渡金属二硫属化物的计算和实验晶格参数。结果在DFT / PBE水平获得。在括号中，由DFT / PBE0能级所获得的数据给出。在CRYSTAL09代码，在3D和2D结构分别被视为晶体和平板结构，因此，在层的情况下，没有必要引入真空。使用分析能量梯度相对于拟牛顿方案与Hession更新的BFGS方案相结合之内的原子坐标和晶胞参数进行初步的实验结构的优化。对所有研究的材料最优化的晶格参数在表1中给出。收缩因子为块状和层状结构（k点相称网格在KS矩阵对角化的倒易空间）被设置为8，分别导致在50和30 k点的相应数量的不可约布里渊。k点网格是根据由Monkhorst和Pack。带结构所提出的方案沿着使用路径1-M-K-1的高对称点获得的。2 讨论2.1 二硫化钼PBE泛函我们已经研究TS2层状结构的电子特性相对于该系统的板坯厚度。考虑了块状结构以及单层和聚层。DFT被广泛应用于固态物理学领域，它给出了优良的结构参数（见表I）和电荷分布;然而，通常它并不正确地表示的电子结构。因此，我们推出了两个不同的交换相关函数（PBE和PBE0）专门解决这个问题。图2表示二硫化钼，利用PBE泛函和从块状到单层的计算。（对于能带结构的结果利用PBE0泛函看补充材料。图2（彩线）块状二硫化钼的能带结构，其单层，以及，聚层将在DFT/ PBE能级计算。水平虚线表示费米能级。箭头指示的基本带隙（直接或间接），用于一个给定的系统。价带（蓝/暗灰色）和导带（绿色/浅灰色）的底部的顶部被突出显示。结果表明，块状的MoS2和WS2是间接隙半导体。基本的带隙来源于从位于1的价带的最高点过渡到导带中途的1和K的高对称点之间的底部。光学直接带隙位于K点。当层的数量减少时，基本的间接带隙增加，在单层中变得很高以至于使材料改变成2D直接带隙半导体。同时，光直接间隙（在K点）保持几乎不变（平板厚度的独立性）并接近一个块状系统光直接带隙（在K点）的值。2.2 MoS2和WS2N层板坯直接和间接带隙图3 （彩线）块状WS2的能带结构，其单层，以及，聚层将在DFT/ PBE能级计算。水平虚线表示费米能级。箭头指示的基本带隙（直接或间接），用于一个给定的系统。价带（蓝/暗灰色）和导带（绿色/浅灰色）的底部的顶部被突出显示。图4 计算MoS2和WS2N层板坯直接和间接带隙值。水平实线表示块状结构的带隙。在使用PBE和PBE0函计算的带隙值有显著的差异。有在使用PBE和PBE0函计算的带隙值的显著差异。块状二硫化钼的基本间接带隙为1电子伏特和我们的1.2电子伏特的值在PBE水平完全一致，而使用PBE0混合泛函会过度估计约1电子伏特。同样，WS2的带隙，以1.35电子伏特的实验值，在PBE水平是1.3电子伏特和使用PBE0是2.4电子伏特。实验的直接带隙（在K点），二硫化钼和WS2分别是1.74和1.79 eV。我们计算的DFT / PBE二硫化钼和WS2分别给出了1.8和1.9 eV的值。同样，PBE0结果高出约1 eV。利用GGA/ PBE函数与平面波的方法，块状二硫化钼获得0.79电子伏特的带隙。对于相同的系统，已经分别获得1.1和1.70电子伏特的间接和直接带隙，使用GGA/ PBE和DZP基组。使用Perdew-Wang交换相关的函数和自洽赝势，Arora等人获得1.32电子伏特的间接带隙对于块状WS2。减少层的数量会导致在间接间隙逐步移位到1.9和2.1电子伏特，分别用于MoS2和WS2。间接隙能量的变化比直接带隙（在K点）显著变大，增加了约0.1电子伏特。相似的结果，对于二硫化钼由Mak等人发现。块状结构的带隙是在近红外范围内。在该材料中减少单层的数目只是几个层引起的吸收特征的蓝移并移动带隙到可见光的范围内。这些材料可以是，因此，光电是有趣的。二硫化钼和WS2这些不寻常的电子结构，和来自支配的价带和导带的d电子轨道（参见硫化钼图5）的光学特性。TS2的状态（PDOS）的投影密度表明，硫原子的p-状态与在价带的顶部和导带的底部的过渡金属原子的d状态杂交。核心状态由硫族化物原子的s轨道为主。图5 （彩线）作为DFT/ PBE计算的块状二硫化钼及其单层的状态的部分密度。 Mo和S原子的突起与来自于钼和S的4d和3P轨道的贡献一起给出。垂直虚线表示费米能级。我们还研究了铌和铼的二硫化物量子约束的作用，如果他们的带隙可通过改变材料的板厚来调整。NbS2和RES2（参照图6）的电子能带结构是从上面讨论的那些是不同的，特别是接近费米能级。虽然所有的研究硫化物异拓扑，所述的NbS2和RES2矿物质具有独立的层数的金属性质。NbS2的金属性质来自4dz2轨道半满，导致了一个带跨越了在布里渊区的几个点的费米能级。在费米能级带的主要来源是这些4D-轨道，在单层和其他左右态分开。图6 （彩线）块状NbS2和ReS2的能带结构，它们的单层，以及，聚层将在DFT/ PBE能级计算。水平虚线表示费米能级。ReS2的结构研究在这里是相同的对称性，就像所有的其它的LTMDCs，尽管实验获得的材料是三斜晶系。ReS2每个金属原子比二硫化钼多一个电子，具有类似于的NbS2金属性质。跨越费米能级的带来自铼原子的5D-轨道，不像NbS2，即使在单层中，该频带也不分离，费米能级附近的电子结构通过硫3P和铼5d能带复杂短程相互作用确定。对于两者，NbS2和RES2的块状电子结构可通过这些化合物的单层相类似。3 一维二硫化钼性能为了比较，我们先浅谈1h- MoS2计算用于准一维纳米带相同的性能参数. 单层二硫化钼结构由单原子Mo平面具有二维六角形晶格，这是夹在两个原子的平面具有相同的二维六角形晶格之间。MoS2占据交替的蜂窝结构的六边形的角落。等高线图计算的电荷密度和分电荷密度等值面澄清结构MoS2层的电荷分布。从钼原子转移到电子的电荷，使每个原子周围的0.205个电子的电荷量增加.这种情况意味着1h- MoS2可以被看作是一个带正电的Mo面的两个带负电荷的原子面，这就是为什么以二硫化钼结构良好的研究对象的主要原因。对1h- MoS2结合能计算为15.55 eV的使用GGA爪. 结构优化，得到六方晶格常数，a = 3.20 ，内部结构参数，如在Mo键距和S原子dmo-s = 2.42，之间的距离两个S原子在每个角落ds-s = 3.13，和钼硫债券s-mo-s = 80.69o之间的角度。单层1h- MoS2基态是非磁性半导体具有1.58 eV的直接带隙。价的上部和下部导带的为主的成键和反键轨道mo-4d和s-3p。4 一维MoS2纳米带4.1 一维MoS2特性二维1h- MoS2能保持其物理性质的关系，当它的大小是大。然而，一个小的电子带可以显示不同的电子结构和磁性。特别是，边缘原子可能影响物理性能。边缘原子的氢原子钝化结果也不能改变纳米带的性质。图7.计算声子频率。(k)裸的MoS2纳米带扶手椅w=17.75orn=12(原始结构中有36个原子)利用小位移法在布里渊区的对称方向(SDM)。和相应的态密度(DOS)。在这方面，一个扶手椅型（a-mos2nr）或锯齿形（z-mos2nr）纳米带的1h- MoS2可以显示更有趣的电子和磁特性。我们认为，光秃秃的，以及氢饱和的扶手椅型和锯齿型纳米带。这些纳米带是宽或晶胞中的MoS2基础数。我们把扶手椅纳米带n = 12，n = 6锯齿型为原型。原子与原子之间的距离，dmo-s取决于位置的丝带。 例如 n = 12，而在纳米带的中心，dMo-S =2.42 ，and dS-S = 3.13 ，在纳米带的边缘，他们的变化 dMo-S = 2.56 和 dS-S = 3.27 . 在带中心的晶格参数达到相同的价观，1h- MoS2。平均结合能的氢原子钝化Mo、S原子在纳米带的边缘是EB = 3.64 eV。 对Mo-h和S-H键长有1.70学龄，分别。在边缘的原子间距离的计算为3.27。声子的计算，稳定性和弹性性质。而结构优化通过能量最小化收益是否一个给定的条带是稳定的指示，通过声子的计算，可以实现一个严格的测试的稳定性。如果特定的声子模式的计算频率是虚构的，结构变得不稳定，在BZ的相应的k波矢。 在这里，我们提出一个粒子为纳米带的稳定性试验，由此我们计算在n = 12的裸露的纳米带的声子频率。计算出的声子分支和相应的态密度（密度）在图7。 出平面（ZA）抛物线色散和第四声学分支（或扭曲模式）特性得到的纳米带。早些时候， 扭转模式的分支被发现在MoS2纳米管。类似的扭曲模式也计算对于氧化锌纳米带。DOS下的纳米带的整体形状类似于二维MoS2片，除了光学和声学分支之间的差距是减少由于边缘声子态。出于同样的原因，额外的峰出现在波段连续边缘平声子分支模式。具有正的频率模式表明，裸椅纳诺- ibbon MoS2与N = 12是稳定的。它还预计，在n12稳定其他裸带。图8(a)裸a-mos2nr有n = 12和宽度W = 17.75能带结构。带隙被遮蔽，而能量的零点被设置在费米能级。在右边，在价带边的传导情况C态电荷密度等值面显示。（乙）萨我的一部分，但在文本中所描述的原子的原子是饱和的。大（紫色），中（黄），小（蓝）球是钼，和氢原子，分别。短而黑箭头表示的不同轴的方向。在单位细胞的原子总数是印度了。4.2 弹性性质的力学性能在论证了纳米带的稳定性，接下来，我们通过计算的弹性性质的力学性能。目前，蜂窝结构在张力下的行为一直是当前研究的一个课题。而1h- MoS2具有蜂窝结构，它的原子浓度配置和键合原子显著地不同于石墨烯。 因此， z-MoS2nrs对应变的响应将是二维不同石墨烯。它的准一维MoS2纳米带的弹性性能进行检查，通过变化与应用总能量、应变。一般来说，纳米带的变化在弹性变形范围内的单轴拉伸下的电子和磁特性。 这里我们提出a-MoS2nr和z-MoS2nr在弹性范围内的应变响应。纳米力学裸露a-MoS2nr N = 12，n = 6 z-MoS2nr通过计算力学性能沿色带轴应变的响应研究。 让更多的变分自由与重建，这些该段使用周期性边界条件在超级单体几何处理和自旋极化进行了计算。每一个超级单体，共有108个原子，分别包含三个单元电池，扶手椅和六个单元电池的锯齿状纳米带。色带的伸缩是由C增加平衡晶格常数C0的实现，达到轴向应变=C/C0。我们在每一个增量的应变优化的原子结构，= 0.01计算总能量下的应变等（）。然后，应变能通过，ES = ET（）ET（= 0）；即在一个给定的应变减去零总应变能的总能量。拉力力，FT = -ES（）/C和力常数=二/C2从应变能得到。 由于歧义的宁蜂窝结构的杨氏模量，一个可以使用平面STI性C =（1 /（A0）二/2）在超级单体的平衡方面，A0。平面内的STI性可以推导出de宁EO有效宽度的丝带。同时，z-MoS2nr六边形对称性不离，但整体蜂窝状结构保持在弹性范围内。然而，拉伸的丝带可以返回到它的原始几何时，张力释放。在谐波范围的力常数的计算是= 116.39 N / m和92.38 N / m a-mos2有n = 12和n = 6 z-MoS2nr，物性。同样，计算平面内的STI尼斯的丝带是C = 108.47和103.71 N / m，分别。二者之间的价值和锯齿状纳米带的发生是由于二维和边缘方向不同。作为纳米带的宽度去统一这两个值将收敛到一个单一的价值。计算值小于C = 292和239 N / m计算石墨和BN蜂窝扶手椅纳米带的价值。然而，计算和C的值表明1h-MoS2强度。应该指出的是，是n近似成正比， 但是，碳是独立于大量的N。小偏差产生的边缘EO方面。适用于塑性变形范围内的原子结构的带状结构的变化，从而使均匀的蜂窝结构被破坏。在第一分布点应变能突然下落，其中带发生不可逆的结构转变。是超过屈服点带恢复并开始直到下产生的弹性变形。因此，其总能量和原子结构的纳米带表现出连续的拉伸弹性和屈服阶段的变化。电子和磁特性。类似单层1h- MoS2，其纳米带（a-MoS2nr）是半导体。 光秃秃的a-MoS2nr是磁性的，直接带隙半导体。在氢终止的边缘，带隙增大。 直接带隙也显示了变化， 像石墨烯nanorib 的行为。然而,与石墨烯纳米带， 对a-MoS2nr的带隙不与它的宽度W或N明显不同窄椅n7 CAL计算值的带隙较宽的带带由于量子限制效应。与氮的变化是一致的由李等计算。4.3氢的直接带隙变化饱和纳米带图9氢的直接带隙变化饱和纳米带，每个S原子是由一个氢原子钝化。电子能带结构和特殊态电荷密度的详细研究裸a-MoS2nr N = 12在图9。边缘的状态，这是由mo-4d和s-3p轨道和电荷集中在纳米带的形式边缘带位于1H大带隙的二硫化钼。因为这些边缘国家，裸露的扶手椅纳米带的带隙较小，1h- MoS2。每一个氢原子在边上的每个原子的终止时，由一个氢原子，t他部分的边缘状态被丢弃，从而带隙略有增加。如图2b中看到，剩余的边缘状态继续确定色带的带隙。即使这些波段的变化特征，他们的收费继续位于附近的边缘。图10。原子能的裸露和氢键结构的饱和锯齿型纳米带z-MoS2nr有n = 6 MoS2依据原始单元。顶部和侧面的原子结构与二维差异的自旋和自旋向下的收费，F = Fv- FV;, 通过黄光绿/黑丝带的等值面。不过，氢饱和带隙。等值面值为10-3电子每3.armchair带仍然是小于二维1h-MoS2。此外，我们研究了氢饱和的扶手椅纳米带的带隙的变化作为一个功能的N.如图10所示，N E 7值的带隙较大由于量子控制在EO等，但对于N G 7他们往往振荡显示家庭般的行为。 这些振荡跟随那些发现裸露的扶手椅纳米带。所有的计算a-MoS2nr是直接带隙半导体。相反，a- MoS2nr，光秃秃的锯齿型z- MoS2nr是自旋极化的金属。在这里，我们考虑z- MoS2nr N = 6为原型。在图10中，它表明，这种纳米带的边缘原子经过（21）由0.75 eV降低其总能量重建。有趣的是，由于重建方法，光秃秃的z- MoS2nr是一个整数磁矩原始细胞半金属， 即= 2B.因此，ibbon的纳诺-金属多数（自旋）的队列，但半导体少数（自旋向下）与0.50 eV的间接带隙的队列。我们检查保持n = 5是光秃秃的z- MoS2nr半金属态， 和 n = 8。半金属是有趣的自旋电子材料和被揭露RST在三维晶体。最近，不同的纳米结构，如碳和硅原子nanowires过渡金属compounds链显示半金属特性。半金属性的财产被破坏后的边缘原子的饱和氢。磁矩的丝带和在费米能级的自旋态密度取决于钼的原子在色带的边缘通过氢钝化。 区别氢钝化的不同，导致二维不同的磁矩，如图10所示。 随着数量的增加钝化氢原子的数目（21）与晶格常数2a单元划定。大（紫色），中等（黄色）和小（蓝色）的球是莫，和氢原子。零的能量被设置在费米能级上，用虚线表示的绿色/暗纹。固体（蓝色）和虚线（红色）线显示自旋向上和自旋向下的能量带，分别。（a）裸z- MoS2nr具有= 2B细胞显示每半金属特性。（b）自旋极化的基态z- MoS2nr有一边Mo原子和其他原子的底部都是由单个的氢钝化。（C）相似的B部分，但Mo原子是由两个氢原子钝化。（d）类似于C部分，但最高的原子在另一边也由单个氢原子钝化。每一种情况下的净磁矩表示在相应的带板下方。用双细胞计算带。小箭头指示的纳米带沿z轴方向。在超级计算总原子数表示每个案例。穿越费米能级的带减少。但是自旋极化相对较高， 如果每个S原子在一个边缘钝化的单个氢原子和每个Mo在其他边缘原子通过双氢钝化。有趣的是，在图4d后纳米带是金属和半金属一个自旋方向相反的自旋方向。二维不同自旋极化的二维发现不同自旋方向可以在自旋电子学的应用潜力的纳米结构。检查电子性质的扶手椅型和锯齿型MoS2纳米带在DFT使用vasp和磁。他们发现，扶手椅纳米带的磁性半导体，直接带隙与N成0.56 eV的N F变化。他们不考虑原子的氢钝化。他们还指出，净磁矩值可以改变，但锯齿型石墨带铁磁态甚至后H通保持边缘原子而。门德兹等。研究表明这些扶手椅纳米带和纳米带的金属，有一个净磁矩，但他们改变半导体的边缘原子氢钝化后输送。 他们的计算，表明在光秃秃的扶手椅纳米带的情况，磁州是积极有利的14 MeV和H-饱和锯齿型反铁磁态是有利的15 MeV相对于铁磁态。这些结果与已有的研究结果不一致，以及与那些Li等人。通常，光秃秃的，守旧的锯齿型有相当大的电偶极矩方向从边缘只有负电荷的原子向另一边只有积极CH促Mo原子。偶极矩的计算55.4 E每有n = 6 z- MoS2nr细胞，但它降低到0.07在边缘重建。目前的研究结果表明，边缘重建应妥善处理，揭示了半金属状态，并估计正确的偶极矩。图11。对结构优化后得到的原子可能的吸附构型示意图顶部和侧视图。原子，Mo，S代表红（大黑），紫色（中灰色），和黄（小）的球，分别。侧面阐明ES原子从钼的原子平面的高度。在每一个可能的吸附几何，在左下方的入口指示在原子最初放。所有的网站与吸附到裸椅相关的几何形状（n = 12）纳米带（NR）。计算了超几何在一个单一的原子吸附在每三个单元。在超级原子总数为109。在之间可能的吸附构型（原子最初放在裸露的扶手椅NR的内边缘）和nroe（原子最初放在裸露的扶手椅NR的外缘）。原子表示在每一个可能的吸附几何较低的权利的一部分对应于那些在结构优化时，放宽了这一特殊的几何结构。杂质和缺陷的MoS2纳米带。MoS2纳米带有趣的性质，揭示以上可以通过原子吸附改性（或掺杂）和空位缺陷的产生。 早些时候，对CO的吸附在表面的纯1h- MoS2利用DFT。同样，芳香共轭研究了化合物对MoS2。类似石墨烯及其纳米带，不仅原子也可以导致缺陷产生重要影响。4.4 探讨扶手椅型纳米带在这里，我们重新考虑我们的原型的扶手椅纳米带和探讨C，O吸附，公司C是其他蜂窝结构进行了广泛的研究；吸附O预计结果在重要的变化，由于其高电负性。另一方面，作为一个过渡金属原子，预计将属性的磁特性。在超级单体几何，一个单原子吸附在每三单位细胞，导致16.60吸附原子的距离。我们发现，纳米带的边缘吸附的活性位点和大力更有利的相对于纳米带的中心。如图11所述，广告-原子吸附在内部（之间）和边缘外的部分（nroe）的扶手椅纳米带导致边缘的重建和纳米带形成强大的债券。在表2，我们目前所有相关的数据，我们计算得到的a- MoS2nr原子吸附。 高度的原子从钼或s-planes计算平均高度的Mo和S原子在相应的平面。结合能，EB计算EB = EADea- MoS2 -a- MoS2 EAD。在这里，EAD是自由原子在同参数同超级计算基态能量； EA MOS是纳米带和EADa- MoS2总能量是原子a- MoS2nr复合体的能量。在不同的FB费用，使用Bader分析计算。吸附原子的过剩电荷的电荷的原子获得减去，FB从原子ZA价电荷，即F* = ZA - FB. 因此F* 0 意味着多余的电子在原子的网站。这里的原子os2nr复杂达到净磁矩过渡金属原子的吸附后，吸附的碳和氧不引起任何自旋极化的所有吸附几何。吸附后吸附在O的电负性最高，具有最高的过剩电荷；在两个吸附几何体中也带负电荷。 公司具有电负性原子比的纳米带两组成原子的正电荷。减少和消灭电荷从吸附结果在一个小的偶极矩在Y方向，这是正常的色带。由于吸附原子的相互作用是阻碍由于大超级尺寸，局域态形成在超级单体几何带。C和O的局域态深在价带通常是由于他们的低能量2S态。CO吸附原子的局域态来源于3d轨道。表2。吸附在裸露的扶手椅的MoS2纳米带在原始单元内堂有n = 12二硫化钼原子计算值单位atomsitehMo()hS()dMo()dS()Eb(eV)T(B)F* (e)(eV)CNRIE-10.630.951.951.815.69NM-0.675.60NROE-1-0.011.552.001.796.35NM-0.565.43ONROE-20.001.561.723.566.67NM-0.735.64CoNRIE-20.111.452.402.154.811.000.225.42NROE-1-0.021.552.322.174.440.850.265.19在计算晶胞由三个原始细胞，有二维不同的吸附位点（图11中描述的每一个原子）。只有一个积极的结合能的位置重新显示。关键词：HMO，从钼层原子的高度； HS，从最近的原子层高度；DMO，吸附原子距离最近的莫；DS，吸附原子的距离最近；EB，吸附原子的结合能；T，玻尔磁子B每晶胞磁矩；F *，在原子的过剩电荷（负的迹象表明过量的电子），光电阈值（功函数）；对偶极矩分别计算在X-射线、和方向上。纳米带是在（x，y）面沿x方向。EI、局域态引起的原子能量。局域态的测量从顶部的电子伏的价带。T他住的是大胆的数字和他们的自旋排列表明用V或V州没有表明自旋排列是非磁性。表3。空缺的能量计算电动汽车（EV），磁矩（在B）五二不同类型的缺陷，Mo、MoS、二硫化钼、S、S2 a-mos2nr和z-MoS2nraMo(EV-)MoS(EV-)MoS2(EV-)S(EV-)S2(EV-)A-MoS2NR16.92-NM17.47-NM22.94-2.005.82-NM11.55-NMEi0.09,0.11,0.35,0.480.11,0.40,0.490.02v,0.03V,0.33V,0.34V,0.50v-Z-MoS2NR15.78-8.0616.41-8.6622.02-8.675.09-8.6110.77-8.31a nm代表净= 0非磁性状态，在a- MoS2nr禁带中的局域态的能量。 局域态的测量从顶部的电子伏的价带。被占领的表示由大胆的数字和它们的自旋对齐表示由五伏或V。非磁性状态没有自旋的路线。我们注意到，此前，he等人发现最低C原子能量的吸附位置是在顶部的Mo原子和氧原子吸附单层MoS2以上的原子顶位。然而，MoS2在纳米带边缘原子吸附产生的性质不同于那些在1h- MoS2轨道的性质。在mos2nr空位缺陷，我们研究了空位缺陷的五种不同类型，即s-vacancy，MoS2特别二硫化钼三空位的净磁矩的出现弥补锯齿状，MoS2 NR出现净磁矩的8.67B每超边磁化。结 论GGA-DFT（PBE）和混合函数（PBE0）而言，我们已经研究了在TS2形式的过渡金属二硫属化物。前者被发现与块状相小于0.1电子伏特范围内的带隙的实验结果相匹配，而PBE0高估了1电子伏特的带隙，但在其他方面给了非常相似的带结构。在PBE级，对于二硫化钼，我们的DFT，支持了最近Splendiani等的结果：将材料从一个间接半导体到在单层直接半导体在体相中改变其电子特性，这是一个有趣的现象与潜在的应用光学装置。我们表明，