MoS2的光电特性研究开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

纳米材料的发现应用到纳米电子器件的诞生,不是仅仅意味着几何尺寸的缩小,它的意义更在于当物理尺寸缩小到一定程度时,量变可能引起质变,由于半径、电子、声子平均自由程等变化,导致材料的光、电、热、声、磁、力等物理化学性质发生变化。这些变化中,就会存在一些新奇新颖的特性,人们通过对这些性质的研究,使得人们必须重新认识现有的量子力学规律,发现新的性质,建立对物质世界的新的认识,打破以往的传统。从科技发展的角度和实际应用来讲,具有新颖、奇特性质的纳米材料为设计、制造新产品提供了必备的前提条件。

二硫化钼最初以优越的润滑性能受到人们的关注,特别适用于高压高温下,它也被被誉为“高级固体润滑油王”。有很好的抗磁性,可用来制作线性光电导体和测试导电性能的半导体,能达到整流和换能的目的。二硫化钼是由天然钼精矿粉经化学提纯后改变分子结构而制成的固体粉剂。适合于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态,能够延长设备寿命。

二硫化钼表现出优秀的物理性能的同时,还可成为制作晶体管的新型材料。与石墨稀相比,二硫化钼在具有二维层状结构的同时其能带隙为1.9ev,电子亲和力为4.7ev,这是石墨烯所不具备的性能。由此可见,二硫化钼在纳米晶体管领域会有很宽广的应用空间。并且由单层二硫化钼材料制成的晶体管电子迁移率最高可达约500cm2/(v·s),其电流开关率达到1x108

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2. 研究的基本内容与方案

mos2作为窄带隙p型半导体材料在光电转换以及催化等领域具有重要的应用前景。单层mos2是直接带隙半导体(1.9ev),带隙处于可见光范围内,可以作为光电转换的材料。二维mos2中出现了与谷自由度相关的物理效应,例如谷轨道耦合、带电激子的谷霍尔效应、谷选择光学斯塔克效应等,这显示出二维mos2在谷电子学方面具有很大的应用潜力。

本设计主要采用第一性原理方法计算,从理论上分析掺杂、压力、缺陷等对mos2光电特性的影响。

1、熟悉第一性原理计算方法。广义的第一性原理包括两大类,以hartree-fock自洽场计算为基础的ab initio从头算,和密度泛函理论(dft)计算。查找参考文献,掌握mos2原包的建立,晶体结构与能带理论;掌握第一性原理电子结构计算程序:vasp或material studio,利用软件计算物理性质。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需文献。确定方案,完成开题报告。

第4-6周:查阅参考文献,掌握mos2原包的建立。

第7-9周:掌握第一性原理计算软件。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 周彦峰.层状mos2场效应管光电特性的第一性原理研究[d].深圳大学硕士学位论文,2015年

[2] manzeli s, allain a,ghadimi a, et al. piezoresistivity and strain-induced band gap tuning inatomically thin mos2 [j]. nano letters, 2015, 15(8): 5330-5335.

[3] 刘俊,梁培,舒海波,沈涛,邢凇,吴琼.单层mos2分子掺杂的第一性原理研究[j].物理学报,2014,11:251-257.

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