基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Se掺杂单层MoS_2能带结构和光吸特性,并分析了对其光解水性质的影响。结果表明:本征单层MoS_2为直接带隙结构,禁带宽度为1.740 e V,导带底电位在H+/H2还原势之上0.430 e V,价带顶电位在O2/H2O...基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Se掺杂单层MoS_2能带结构和光吸特性,并分析了对其光解水性质的影响。结果表明:本征单层MoS_2为直接带隙结构,禁带宽度为1.740 e V,导带底电位在H+/H2还原势之上0.430 e V,价带顶电位在O2/H2O的氧化势之下0.080 e V,具有可见光催化分解水的能力,但氧化和还原能力不均衡,导致单层MoS_2作为光催化剂分解水的效率不高。通过Se掺杂计算发现,单层MoS_2的禁带宽度变为1.727 e V,相应的光吸收谱变化幅度几乎不变,且体系的形成能较低,表明其热力学稳定性良好。然而,导带底电位调整到H+/H2还原势之上0.253 e V,价带顶电位处于O2/H2O的氧化势之下0.244e V,平衡了氧化与还原能力,单层MoS_2可见光催化分解水的效率得到提高。展开更多
采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了单层MoS_2的能带结构、电子态密度和光学性质。计算结果表明单层MoS_2是直接带隙半导体材料,禁带宽度为1.63 e V,静态介电值为4.7,具有良好的紫外光吸收特性,研究结果为制备紫外光器件提供了理...采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了单层MoS_2的能带结构、电子态密度和光学性质。计算结果表明单层MoS_2是直接带隙半导体材料,禁带宽度为1.63 e V,静态介电值为4.7,具有良好的紫外光吸收特性,研究结果为制备紫外光器件提供了理论基础。展开更多
运用密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征和不同浓度Nb掺杂单层MoS_2的晶体几何结构、能带结构、态密度、电荷局域密度函数以及形成能。计算结果发现,本征单层MoS_2为直接带隙,禁带宽度为1.67 e V。随着Nb掺杂浓度的增加,单层MoS_...运用密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征和不同浓度Nb掺杂单层MoS_2的晶体几何结构、能带结构、态密度、电荷局域密度函数以及形成能。计算结果发现,本征单层MoS_2为直接带隙,禁带宽度为1.67 e V。随着Nb掺杂浓度的增加,单层MoS_2价带顶会越过费米能级向高能区方向移动,导带底则向低能区方向移动,致使其禁带宽度大幅度减小。当掺杂浓度为8.33%时,其禁带宽度减小至1.30 e V。带隙值的大幅减小,电子从价带激发到导带变得更容易,应用在以晶体管为代表的逻辑器件等领域,将使其电流开关比、导电性等电学性能得到显著提升。此外,掺杂前后成键类型均是离子键与共价键的混合键,形成能较低,说明掺杂体系的热力学稳定性良好,易于实现。研究结果为单层MoS_2在半导体器件的实际应用提供了理论指导。展开更多
MoS_2二维材料由于其本身就具有直接带隙且带隙不为零,具有优于石墨烯的能带结构,是良好的半导体材料,在电学、磁学、及未来电子器件等方面都有良好的性质和应用前景。利用第一性原理方法,通过替位掺杂的方式,研究了不同浓度F掺杂单层Mo...MoS_2二维材料由于其本身就具有直接带隙且带隙不为零,具有优于石墨烯的能带结构,是良好的半导体材料,在电学、磁学、及未来电子器件等方面都有良好的性质和应用前景。利用第一性原理方法,通过替位掺杂的方式,研究了不同浓度F掺杂单层MoS_2的能带结构和各种态密度图,并与本征单层MoS_2及文献中的掺Cl、掺O结果做了对比,分析了各自的电子结构、导电性和磁性。结果发现:掺F后单层MoS_2由直接带隙变成间接带隙,单层MoS_2的禁带宽度从本征的1.718e V减小到1.301 e V,且随着F掺杂浓度的增加,带隙更加变窄,体系的导电性更加增强。带隙的调节程度大于文献中掺Cl的效果而小于掺O的效果。磁性方面,本征的MoS_2无磁性,发现掺F后出现了一定磁性,且随着F掺杂浓度的增加其磁性增加。这些结果有利于对MoS_2优化改性和调控从而在微电子器件和半导体自旋电子学方面的应用。展开更多
The use of single-layer MoS2 in light emitting devices requires innovative methods to enhance its low photoluminescence （PL） quantum yield. In this work, we report that single-layer MoS2 with a strong PL can be prep...The use of single-layer MoS2 in light emitting devices requires innovative methods to enhance its low photoluminescence （PL） quantum yield. In this work, we report that single-layer MoS2 with a strong PL can be prepared by oxidizing bilayer MoS2 using W-ozone oxidation. We show that as compared to mechanically-exfoliated single-layer MoS2, the PL intensity of the single-layer MoS2 prepared by W-ozone oxidation is enhanced by 20-30 times. We demonstrate that the PL intensity of both neutral excitons and trions （charged excitons） can be greatly enhanced in the oxidized MoS2 samples. These results provide novel insights into the PL enhancement of single-layer MoS2.展开更多
Sensitive and selective detection of Hg（II） contamination is of great importance with concern of public health. Herein, we successfully fabricated monolayer MoS2 （S-MoS2） decorated Cu7S4-Au （Cu7S4-Au@S-MoS2） nan...Sensitive and selective detection of Hg（II） contamination is of great importance with concern of public health. Herein, we successfully fabricated monolayer MoS2 （S-MoS2） decorated Cu7S4-Au （Cu7S4-Au@S-MoS2） nanocomposite modified electrode for the sensitive and selective detection of Hg（II） via anodic stripping voltammetric technique. Due to the excellent electrocatalytic reduction performance arisen from the abundant active edge sites of small monolayer MoS2 and good affinity of Au toward Hg, the current method displayed high sensitivity （LOD = 190 nmol L-l） and enhanced selectivity. As control, nanostructures including Cu7S4-Au, Cu7S4@S-MoS2 and Cu7S4-Au@M-MoS2 （M： multilayer） were also investigated, but showed low re- sponse to Hg（Ⅱ）, suggesting that both Au domains and active edge sites of monolayer MoS2 have crucial synergistic effects on the high-performance for recognition of Hg（Ⅱ）. Moreover, the developed method displays satisfied performance for the detection of Hg（Ⅱ） in real samples, which indicates its potentials in practical applications.展开更多
文摘基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Se掺杂单层MoS_2能带结构和光吸特性,并分析了对其光解水性质的影响。结果表明:本征单层MoS_2为直接带隙结构,禁带宽度为1.740 e V,导带底电位在H+/H2还原势之上0.430 e V,价带顶电位在O2/H2O的氧化势之下0.080 e V,具有可见光催化分解水的能力,但氧化和还原能力不均衡,导致单层MoS_2作为光催化剂分解水的效率不高。通过Se掺杂计算发现,单层MoS_2的禁带宽度变为1.727 e V,相应的光吸收谱变化幅度几乎不变,且体系的形成能较低,表明其热力学稳定性良好。然而,导带底电位调整到H+/H2还原势之上0.253 e V,价带顶电位处于O2/H2O的氧化势之下0.244e V,平衡了氧化与还原能力,单层MoS_2可见光催化分解水的效率得到提高。
文摘运用密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征和不同浓度Nb掺杂单层MoS_2的晶体几何结构、能带结构、态密度、电荷局域密度函数以及形成能。计算结果发现,本征单层MoS_2为直接带隙,禁带宽度为1.67 e V。随着Nb掺杂浓度的增加,单层MoS_2价带顶会越过费米能级向高能区方向移动,导带底则向低能区方向移动,致使其禁带宽度大幅度减小。当掺杂浓度为8.33%时,其禁带宽度减小至1.30 e V。带隙值的大幅减小,电子从价带激发到导带变得更容易,应用在以晶体管为代表的逻辑器件等领域,将使其电流开关比、导电性等电学性能得到显著提升。此外,掺杂前后成键类型均是离子键与共价键的混合键,形成能较低,说明掺杂体系的热力学稳定性良好,易于实现。研究结果为单层MoS_2在半导体器件的实际应用提供了理论指导。
文摘MoS_2二维材料由于其本身就具有直接带隙且带隙不为零,具有优于石墨烯的能带结构,是良好的半导体材料,在电学、磁学、及未来电子器件等方面都有良好的性质和应用前景。利用第一性原理方法,通过替位掺杂的方式,研究了不同浓度F掺杂单层MoS_2的能带结构和各种态密度图,并与本征单层MoS_2及文献中的掺Cl、掺O结果做了对比,分析了各自的电子结构、导电性和磁性。结果发现:掺F后单层MoS_2由直接带隙变成间接带隙,单层MoS_2的禁带宽度从本征的1.718e V减小到1.301 e V,且随着F掺杂浓度的增加,带隙更加变窄,体系的导电性更加增强。带隙的调节程度大于文献中掺Cl的效果而小于掺O的效果。磁性方面,本征的MoS_2无磁性,发现掺F后出现了一定磁性,且随着F掺杂浓度的增加其磁性增加。这些结果有利于对MoS_2优化改性和调控从而在微电子器件和半导体自旋电子学方面的应用。
文摘The use of single-layer MoS2 in light emitting devices requires innovative methods to enhance its low photoluminescence （PL） quantum yield. In this work, we report that single-layer MoS2 with a strong PL can be prepared by oxidizing bilayer MoS2 using W-ozone oxidation. We show that as compared to mechanically-exfoliated single-layer MoS2, the PL intensity of the single-layer MoS2 prepared by W-ozone oxidation is enhanced by 20-30 times. We demonstrate that the PL intensity of both neutral excitons and trions （charged excitons） can be greatly enhanced in the oxidized MoS2 samples. These results provide novel insights into the PL enhancement of single-layer MoS2.
基金supported by the National Natural Science Foundation of China(21475007 and 21675009)the Fundamental Research Funds for Central Universities(buctrc201507 and buctrc201608)the support from the "Public Hatching Platform for Recruited Talents of BUCT"
文摘Sensitive and selective detection of Hg（II） contamination is of great importance with concern of public health. Herein, we successfully fabricated monolayer MoS2 （S-MoS2） decorated Cu7S4-Au （Cu7S4-Au@S-MoS2） nanocomposite modified electrode for the sensitive and selective detection of Hg（II） via anodic stripping voltammetric technique. Due to the excellent electrocatalytic reduction performance arisen from the abundant active edge sites of small monolayer MoS2 and good affinity of Au toward Hg, the current method displayed high sensitivity （LOD = 190 nmol L-l） and enhanced selectivity. As control, nanostructures including Cu7S4-Au, Cu7S4@S-MoS2 and Cu7S4-Au@M-MoS2 （M： multilayer） were also investigated, but showed low re- sponse to Hg（Ⅱ）, suggesting that both Au domains and active edge sites of monolayer MoS2 have crucial synergistic effects on the high-performance for recognition of Hg（Ⅱ）. Moreover, the developed method displays satisfied performance for the detection of Hg（Ⅱ） in real samples, which indicates its potentials in practical applications.
