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
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
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。
