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1引言2005年，K.S.Novoselov等研究者为了更好地描述石墨烯和类石墨烯材料的二维结构，提出了二维原子晶体概念。
二维原子晶体是通过原子间的共价键结合在一起的单原子层材料或者少数原子层的材料，当层间存在耦合作用力时，该体系为标准二维材料。
MoS2体材料的层状结构与石墨非常类似，所以其具有石墨的润滑功能，也可以通过机械剥离得到单层的MoS2[1]。
层状MoS2是一种类石墨烯材料，它和石墨烯等二维结构的一个共性是其三维母体材料的层间存在非常弱的范德瓦尔斯力，且结构各向异性，其层内原子通过强烈的共价键结合在一起。
单层MoS2材料由于其本身就具有较大的直接带隙，相较于零带隙的石墨烯，具有更优越的能带结构，是良好的层状半导体材料，可以被用来构造具有低功率消耗的带间遂穿场效应晶体管，在电磁学以及电子器件等方面都有很广阔的应用前景。
2MoS2简介自然界中的二硫化钼(MoS2)主要有三种常见的晶体结构，基于第一性原理的MoS2体系能带结构研究Research on the Electronic Band Structure of MoS2System Based on the First Principle孙金芳（安徽信息工程学院，安徽芜湖241000）SUN Jin-fang(Anhui Institute ofInformation Technology，Wuhu241000,China)【摘要】MoS2作为一种典型的层状二维半导体材料，因其存在直接带隙，所以其能带结构优于石墨烯，在电磁学和电子器件等科学技术领域都有很好的应用价值。
论文基于第一性原理，采用castep软件，计算了不同层数MoS2的能带结果。
结果表明，随着层数的减少MoS2从间接带系转变为直接带系半导体，单层MoS2直接带隙宽度约1.8eV。
这一结果为MoS2在晶体管制造、分子传感器等领域的广泛应用提供了理论基础。
【Abstract】As a typical layered two-dimensional semiconductor material,MoS2has direct band gap,its band structure is superior to graphene, soithasgood applicationvalueinthefieldsofelectromagneticsandelectronic devices.Based on the first principle,this paper usescastep software to calculate the band results of different layers of MoS2.The results show that with the decrease of the number of layers,MoS2changes from the indirect band system to the direct band semiconductor,and the width of the direct band gap of the single layer MoS2is about1.8eV.This result providesatheoretical basis forthe wide applicationofMoS2inthefieldsoftransistormanufacturingandmolecularsensors.【关键词】第一性原理；MoS2；能带；二维材料【Keywords】first principle;MoS2;energyband;two-dimensionalmaterial【中图分类号】U283.5【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2018）04-0160-02【基金项目】安徽省教育厅自然科学项目（KJ2016A073）（KJ2016A070）。
过渡金属掺杂的g-GaN吸附Cl_(2)和CO气体分子的第一性
原理研究
田双林;高廷红;刘玉涛;陈茜;谢泉;肖清泉;梁永超
【期刊名称】《无机化学学报》
【年(卷),期】2024(40)6
【摘要】基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了类石墨烯氮化镓(g-GaN)和掺杂过渡金属原子(TM)的g-GaN对Cl_(2)和CO气体分子的吸附行为。
结果表明,Cl_(2)和CO在本征g-GaN上的吸附均为物理吸附,2个体系的吸附能均为正值,表明体系不稳定。
相反,Cl_(2)和CO在Fe和Co掺杂的g-GaN上吸附时的吸附能为负值,且吸附能较小,表明吸附体系稳定。
通过分析态密度、电荷密度差和能带结构等性质,可以得出结论:过渡金属原子的引入能有效增强气体分子与g-GaN之间的相互作用。
【总页数】12页(P1189-1200)
【作者】田双林;高廷红;刘玉涛;陈茜;谢泉;肖清泉;梁永超
【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O474;O483;O614.371
【相关文献】
1.4d过渡金属掺杂石墨烯对HCN吸附行为的第一性原理研究
2.第一性原理研究气体小分子吸附的石墨烯负载金属原子体系
3.非金属N和过渡金属(Mo,Ru,Rh,Pd)
掺杂SnO_(2)磁性的第一性原理研究4.Y掺杂空位石墨烯对NO及CO气体表面吸附的第一性原理研究5.金属Sc修饰Ti_(2)CO_(2)吸附气体分子的第一性原理研究
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1t mos2 s空位形成能1t MoS2的S空位形成能引言：1t MoS2是一种具有广泛应用前景的二维材料，其特殊的结构和性质使其在能源、催化、电子器件等领域具有重要的应用价值。
在1t MoS2中，S空位是一种常见的缺陷，对其形成能进行研究可以更好地理解材料的性质和应用潜力。
1. 1t MoS2的结构和性质1t MoS2是一种由Mo和S原子组成的二维材料，具有层状结构。
每一层由一个Mo原子层和两个S原子层交替排列而成，层与层之间由范德华力相互作用。
这种结构使得1t MoS2具有良好的机械柔韧性和优异的电子传输性能。
此外，1t MoS2还具有优异的催化性能和光电特性，使其在能源和光电器件领域具有广泛的应用前景。
2. S空位形成S空位是1t MoS2中常见的缺陷之一，其形成可以通过不同的方法实现。
一种常用的方法是在1t MoS2晶体中引入硫空位，从而形成S空位。
这可以通过在生长过程中加入适量的硫原子来实现。
另一种方法是通过在1t MoS2晶体中进行高温处理或离子辐照来引入S 空位。
这些方法可以有效地形成S空位，并且可以控制空位的数量和位置。
3. S空位的影响S空位的引入对1t MoS2的性质和应用产生了重要影响。
首先，S空位会导致1t MoS2的晶格畸变和缺陷密度增加。
这些缺陷可以影响材料的力学性能、电子传输性能和催化性能。
其次，S空位还可以改变1t MoS2的能带结构和能级分布，从而影响材料的光电特性。
因此，了解S空位的形成能对于深入研究1t MoS2的性质和应用至关重要。
4. 形成能的计算方法为了研究S空位的形成能，可以使用第一性原理计算方法。
首先，需要构建包含S空位的1t MoS2晶体模型。
然后，通过计算晶体的总能量和无缺陷晶体的能量，可以得到S空位的形成能。
形成能越低，说明S空位的形成越稳定。
通过对不同位置和数量的S空位进行计算，可以得到S空位形成的能量变化规律。
5. 形成能的影响因素S空位的形成能受多种因素的影响。
二硫化钼催化裂解水析氢第一性原理研究摘要：水解产氢作为一种可再生清洁能源，备受研究者的关注。
近年来，二硫化钼(NS_2)作为一种高效的水解催化剂备受关注。
本文采用第一性原理方法，系统研究了NS_2催化裂解水析氢的过程。
研究结果显示，水分子经过吸附后与NS_2的相互作用强度较弱，利用NS_2催化水分子裂解生成氢气的过程能够被有效地降低激活能。
此外，比对不同NS_2的性质，通过计算计算了不同NS_2结构对水解产氢的影响，并探讨了其机理。
本研究为NS_2在水解产氢领域的应用提供重要理论支撑。
关键词：二硫化钼；催化裂解水析氢；第一性原理；激活能；机理研究Abstract: Hydrogen production by water splitting has been widely studied as a renewable and clean energy source. Recently, molybdenum disulfide (NS_2) has attracted much attention as an efficient catalyst for water splitting. In this study, the process of hydrogen production by water splitting catalyzed byNS_2 was systematically investigated using the first-principles method. The results showed that the interaction between the water molecule and NS_2 was weak after adsorption. The activation energy for the water molecule to be catalytically decomposed intohydrogen gas using NS_2 was effectively reduced. In addition, the influence of different NS_2 structureson hydrogen production was calculated and the mechanism was discussed. This research provides important theoretical support for the application of NS_2 in the field of hydrogen production by water splitting.Keywords: Molybdenum disulfide; catalytic decomposition of water for hydrogen production; first-principles; activation energy; mechanism study1. 引言水解产氢是一种重要的清洁能源技术，其可以通过电解水的方式来产生氢气和氧气。
Se掺杂对单层MoS2电子能带结构和光吸收性质的影响李刚;陈敏强;赵世雄;李朋伟;胡杰;桑胜波;侯静静【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2016(32)12【摘要】基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Se掺杂单层MoS2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MoS2为直接带隙结构,禁带宽度为1.740 eV,导带底电位在H*/H2还原势之上0.430 eV,价带顶电位在OdH2O的氧化势之下0.080 eV,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MoS2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MoS2的禁带宽度变为1.727 eV,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HVH2还原势之上0.253 eV,价带顶电位处于OdH2O的氧化势之下0.244eV,平衡了氧化与还原能力,单层MoS2可见光催化分解水的效率得到提高.【总页数】8页(P2905-2912)【作者】李刚;陈敏强;赵世雄;李朋伟;胡杰;桑胜波;侯静静【作者单位】太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024【正文语种】中文【中图分类】O641;O646;O649【相关文献】1.Te掺杂单层MoS2的电子结构与光电性质 [J], 张昌华;余志强;廖红华2.单层MoS2(1-x)Se2x合金材料中硒原子的晶界择优掺杂和富集 [J], 吕丹辉;朱丹诚;金传洪3.Ag掺杂对单层MoS2的电子结构和光学性质影响 [J], 黄保瑞;张富春;杨延宁4.O、Se和Te掺杂对单层MoS_2电子能带结构和光学性质的影响 [J], 张耀予;肖岗;王鹤;林一歆5.外压调制对Cr-Se共掺杂单层MoS2光电特性的影响 [J], 范梦慧;蔡勋明;岑伟富;骆最芬;闫万珺;谢泉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
1T′-MoTe_(2)单层：一种有前景的电催化合成双氧水的催化剂孙晓旭;朱晓蓉;王彧;李亚飞【期刊名称】《催化学报》【年(卷),期】2022(43)6【摘要】在酸性介质中,氧气(O_(2))的电化学两电子氧还原反应(2e-ORR)是一种新兴的合成双氧水(H_(2)O_(2))的绿色方法.然而,目前该方法普遍依赖贵金属电催化剂,严重影响了其在工业上的大规模应用.与传统材料相比,二维材料具有超高比表面积和表面原子比率,这非常有利于其在催化领域的应用.实验和理论研究结果表明,以2H-MoS_(2)为代表的过渡金属二硫属化合物(TMDs)具有较强的电化学析氢性能.最近,有研究团队发现2H-MoTe_(2)在酸性介质中对O_(2)的电化学还原制H_(2)O_(2)具有较高的催化活性(Natl.Sci.Rev.,2020,7,1360‒1366),这也为2e-ORR催化剂的开发带来了新的机遇.然而与其他TMDs材料类似,2H-MoTe_(2)只有边缘原子具有催化活性,暴露最多的表面原子是催化惰性的,导致其催化效率受限.除常规2H相外,二维MoTe_(2)还有稳定的1T′相.由于1T′-MoTe_(2)单层是半金属特性的,因此它的电催化性能要优于半导体性质的2H-MoTe_(2).本文通过理论计算发现,1T′-MoTe_(2)的剥离能为0.45 J/m^(2),与2H-MoS_(2)的解离能相近,表明通过机械剥离或者液相剥离来制备1T′-MoTe_(2)单层结构是可行的.进一步计算了1T′-MoTe_(2)单层的声子谱,并对其进行了第一性原理分子动力学(FPMD)模拟.结果表明,1T′-MoTe_(2)单层的声子谱中没有虚频,并且其在整个FPMD模拟过程中都能保持良好的晶体结构,表明1T′-MoTe_(2)单层具有良好的动力学和热力学稳定性.中间体OOH*的吸附自由能(DGOOH*)是2e-ORR催化剂的活性描述符,本文发现1T′-MoTe_(2)单层的ΔGOOH*为4.24 eV,非常接近其催化活性理论最佳值(4.22 eV),优于PtHg4催化剂(4.28 eV).此外,采用微观动力学模拟的方法,对1T′-MoTe_(2)单层的2e-ORR催化性能进行了定性分析;通过求解反应物种的速率方程,得到了其2e-ORR极化曲线.根据模拟结果,1T′-MoTe_(2)单层的起始电压约为0.62 V,相当于80 mV的过电势.这个结果略优于最先进的PtHg4催化剂.进一步通过动力学分析研究了1T′-MoTe_(2)单层催化剂对2e-ORR的选择性,发现其生成H_(2)O_(2)步骤的动力学势垒远低于4e路径中生成O*和H_(2)O的动力学势垒.从动力学角度看,2e路径比4e路径更有利,因此1T′-MoTe_(2)单层对2e-ORR具有高的选择性.本研究为高效2e-ORR催化剂的设计提供了新思路.【总页数】7页(P1520-1526)【作者】孙晓旭;朱晓蓉;王彧;李亚飞【作者单位】南京师范大学化学与材料科学学院【正文语种】中文【中图分类】O64【相关文献】1.微波合成Pd/C和Pd2Pt/C电催化剂及其对甲酸氧化的电催化性能2.含硝基咔唑类有机电催化剂的合成及其对醇的电催化氧化3.一种新的共轭桥联双二茂铁衍生物的单层LB膜及其电催化效应4.过渡金属原子对掺杂g-CN单层作为高效氮电催化剂性能5.用于电催化氧还原制备双氧水的催化剂的研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
过渡金属掺杂单层MoS2的第一性原理计算牛兴平;张石定;窦立璇【摘要】利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法分别计算了本征及过渡金属掺杂单层MoS2的晶格参数、电子结构和光学性质.计算结果显示,过渡金属掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径有联系,但并不完全取决于共价半径的大小.分析能带结构可以看到,Co、Ni、Cu、Tc、Re和W掺杂使能带从直接带隙变成了间接带隙.除了Cr和W以外,其它掺杂体系的禁带区域都出现了数目不等的新能级,这些杂质能级主要由杂质的d、S的3p和Mo的4d轨道组成.掺杂对MoS2的光学性质也产生了相应的影响,使MoS2的静态介电常数、介电函数虚部峰值、折射率和光电导率峰值呈现不同程度的增加.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)007【总页数】5页(P7106-7110)【关键词】过渡金属掺杂;二硫化钼;电子结构;光学性质【作者】牛兴平;张石定;窦立璇【作者单位】安阳工学院数理学院,河南安阳 455000;安阳工学院数理学院,河南安阳 455000;安阳工学院数理学院,河南安阳 455000【正文语种】中文【中图分类】O471.50 引言单层MoS2是一种常见的二维半导体材料[1]，每层MoS2的厚度约为0.65 nm，层与层的间距约为0.615 nm[2]。
每层MoS2由一层Mo原子和上下两层S原子组成，层内的原子以共价键结合，层间的原子以Van der Waals力结合。
由于单层MoS2结构的特殊性而拥有独特的电学和光学特性[3]，使其在润滑剂[4]、催化剂[5]、光电子器件[6]、自旋电子器件[7]、能量存储[8]和场效应管[9]等方面有着潜在的应用价值。
掺杂是半导体器件和集成电路工艺中的一个重要环节，可以通过筛选杂质的种类和调节掺杂的水平来控制半导体的光电特性。
人们对过渡金属掺杂单层MoS2的相关研究已有少量报道，例如吴木生等[10]研究了Cr和W掺杂后电子结构的变化情况，发现W掺杂几乎没有影响，而Cr掺杂后所产生的应力对MoS2的能带结构影响很大。
MoS_(2)薄膜厚度与光学性能的相关性研究黄成斌;吴隽;张邵奇;祝柏林【期刊名称】《武汉科技大学学报》【年(卷),期】2022(45)6【摘要】采用低功率射频磁控溅射方法分别在玻璃和Si衬底表面沉积不同厚度的MoS_(2)薄膜,经硫化退火处理后,利用Raman光谱、AFM、UV-Vis光谱和45°镜面反射光谱,对MoS_(2)薄膜结构及光谱性质进行表征。
结果表明,两种衬底上沉积的MoS_(2)薄膜经退火处理后均在670、615及400~500 nm处出现分别对应A、B、C激子的明显吸收峰和反射峰,表明所制MoS_(2)薄膜已结晶。
A、B、C激子峰均随着薄膜层数增加而红移,表明MoS_(2)薄膜的能带结构随层数发生改变。
另外,A、B激子峰位置不受光谱检测方式的影响,而45°镜面反射光谱中C激子峰则相对于UV-Vis光谱有一定红移,因此,可依据A、B特征激子峰的有无及峰位判定MoS_(2)薄膜的结晶度及层数,其中45°镜面反射光谱可用于非透明材料衬底上MoS_(2)薄膜厚度(或层数)的判定。
【总页数】6页(P424-429)【作者】黄成斌;吴隽;张邵奇;祝柏林【作者单位】武汉科技大学材料与冶金学院;武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ136.12;TB383.2【相关文献】1.厚度依赖的二氧化钛薄膜光学性能研究2.厚度对Ni-Nb薄膜结构和光学性能的影响3.薄膜厚度对Ag纳米薄膜结构特性及光学性能的影响4.GeS/MoS_(2)异质结电子结构及光学性能的第一性原理研究5.退火温度度对MoS_(2)薄膜光学学性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Science &Technology Vision科技视界0引言电子的内禀特性包括两个方面,即电荷和自旋[1]。
长久以来,基于传统半导体电子学的半导体器件中,电子只是作为电荷的信息载体,完全没有考虑其自旋特性。
相反,基于传统磁电子学的磁电子器件只利用了电子的自旋特性,而没有涉及电子的电荷性。
由于巨磁阻效应的发现,利用电子自旋属性的自旋电子学于20世纪末兴起,它是半导体电子学和磁电子学的有机结合。
在自旋电子学中,电子电荷和自旋都作为信息的载体,因而此类电子材料的信息量(二维电子学)将极大提高。
相比于传统的半导体器件,它还具有低功耗、数据处理速度快、非易失性等特点。
电子材料的自旋极化率高,就可以产生高自旋极化的传导电子。
另外,此类材料的电阻率和半导体器件的电阻率极为接近。
因此,这类高自旋极化材料可以成为自旋半导体器件的自旋注入器。
目前已发现许多高自旋极化材料,如Heusler 合金结构的Fe 2CrGa [3],闪锌矿结构的CrSe 和CrAs [4],以及纤锌矿结构TmZn 15S 16(Tm=V,Cr,Mn)[5],岩盐型结构的CrCa 8Se 7[6]等。
这些材料的自旋极化几乎来源于过渡元素[7-8],而对含稀土元素的高自旋极化材料的研究很少[9]。
本文使用第一性原理方法[10],拟优化岩盐结构TmS 的几何结构,然后详细计算其磁电性能,并探讨其磁电性能的微观机制。
1物理模型及计算方法TmS 为岩盐结构,如图1所示,属等轴晶系,其中黄色离子为S 离子,绿色离子为Tm 离子。
由图1,S 排列成立方密堆,Tm 填充在S 构成的八面体空隙中,配位数为6。
本文先对TmS 的几何结构进行优化,然后再计算其自旋极化态密度。
本文所有的优化、计算都采用基于密度泛函的第一原理性程序包CASTEP 。
该模块利用平面波赝势方法,静电势只计算价电子的有效势,电子波函数通过平面波基组展开,电子间相互作用的交换和关联效应由广义梯度近似(GGA)进行校正,它是目前较为准确的电子结构计算方法。
• 74•单层的MoS 2作为一种新型半导体材料，在场效应晶体管、光发射二极管、光伏器件和光催化等领域具有极大的潜在应用价值。
本文对单层的MoS 2的制备、应用及理论研究进行简单的概述。
单层MoS 2是一种新型的半导体材料，它的直接带隙禁带宽度为1.8eV ，所以它克服了石墨烯零带隙的缺点，同样拥有石墨烯的很多优点。
因为单层MoS 2独特的微观结构和物理、化学性质，使得它在场效应晶体管、光发射二极管、光伏器件和光催化等领域具有极大的潜在应用价值。
单层的MoS 2作为一种新型半导体材料，是当前研究的热点之一。
本文对单层的MoS 2的制备、应用及理论研究进行简单的概述。
1.单层MoS2的制备目前，单层MoS 2的制备采用比较多的方法有：一、微机械剥离法，这种方法是采用一种粘性胶带剥离MoS 2块体从而得到单层MoS 2的方法；二、液相剥离法，这种方法是将块状MoS 2放入有机溶液中，然后通过超声波振动获得单层MoS 2的方法；三、化学气相沉积法，这种方法的鉬源是用鉬或含鉬的氧化物，硫源采用硫或硫化氢，然后通过加热反应得到单层MoS 2的方法；最近，Zheng 等成功制备出了高质量的面积达400μm 2的单层MoS 2，他们是通过采用萘基钠的两步扩张插入方法来制备的。
2.单层MoS2的应用在单层MoS 2的应用方面，Dankert 等把TiO 2遂道势垒薄层引入到MoS 2和Co 之间，从而大大提高了电子迁移率和开态电流，说明MoS 2自旋器件是有可能实现。
2011年，Radisavljevic 等先用微机械剥离的方法制备得到单层MoS 2，栅绝缘介质采用氧化铪，通过组装得到了的单层MoS 2场效应晶体管器件，其电子迁移率在室温条件下为200cm 2V -1S -1，高达108的电流开关比。
随后，他们用这种单层MoS 2场效应晶体管器件来组合成逻辑集成电路，发现其可执行简单的逻辑操作。
这使得人们有可能获得一种新型的MoS 2芯片，这种芯片比硅芯片更薄。
文章编号：1006-3080(2021)02-0129-08DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20191224004锂离子在石墨、MoS 2及其复合材料中扩散过程的分子模拟及量子力学研究张少阳， 刘 宇， 刘洪来（华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，化工学院，上海 200237）摘要：锂离子在电极材料中的传递性能对电池的充放电速率起着至关重要的作用。
采用非平衡态分子动力学（NEMD ）方法，模拟了充电过程中锂离子在石墨、MoS 2及其复合材料（G/MoS 2）中的迁移过程，考察了锂离子的非平衡态扩散时间、平衡态扩散系数（D ）和吸附能，探究了石墨、MoS 2层间距及边缘结构对锂离子扩散的影响。
计算结果表明：锂离子的传递扩散系数与其自扩散系数间有5~7个数量级的差别；锂离子在石墨、MoS 2中迁移的最佳层间距分别为0.42、0.75 nm ；石墨边缘结构对锂离子迁移的促进效果依次为：C −OH>C −F>C ＝ O>C −H 。
G/MoS 2复合材料的分析结果表明：材料复合的均匀度越高，越有利于锂离子的扩散。
关键词：非平衡态分子动力学模拟；锂离子电池；扩散；G/MoS 2复合材料中图分类号：TM911文献标志码：A锂离子电池（LIBs ）是一种高效的能量存储装置，具有能量密度高、比体积小、寿命长、成本低等优点[1-4]。
在LIBs 中，石墨具有优异的物理化学性能和廉价易得的特性，是目前应用最为广泛的电极材料。
MoS 2具有与石墨相似的二维结构，且有较高的理论容量（670 mA·h/g ）。
MoS 2与石墨的复合材料（G/MoS 2）由于其性能一般优于单纯的石墨和MoS 2[5-7]，因而受到了学术界的广泛关注。
例如，Tiwari 等[8]合成了三维的G/MoS 2/G 复合材料，发现其比容量（1 260 mA·h/g ）和循环稳定性（循环100次后，比容量保持在810 mA·h/g ）都远高于MoS 2。
多晶型MnO_(2)-Ru复合催化剂的制备及其电催化水解析氧性能的研究李佳;袁仲纯;姚梦琴;刘飞;马俊【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2024(53)2【摘要】在二氧化锰(MnO_(2))中引入杂原子是调整电化学水氧化催化活性位点的有效方法。
在电催化析氧反应(OER)中,虽然已经研究出了许多MnO_(2)的改性方法,但很少有研究以MnO_(2)为主体,讨论MnO_(2)晶型对催化活性的影响。
基于此,本文制备了4种晶型的MnO_(2)(α-MnO_(2)、β-MnO_(2)、γ-MnO_(2)和δ-MnO_(2)),并系统地研究了Ru加入MnO_(2)制备得到的催化剂(x-MnO_(2)-Ru)的OER性能。
线性扫描伏安法和计时电位法测试结果表明,β-MnO_(2)在Ru加入后得到的催化剂(β-MnO_(2)-Ru)电化学性能最佳,在电流密度为10 mA·cm^(-2)时拥有300 mV的较低过电位,而且运行24 h后仍保持较好的催化活性。
结合表征发现,β-MnO_(2)-Ru具有较多的Mn^(3+)和缺陷氧空位,从而具有优异的电催化性能。
【总页数】8页(P336-343)【作者】李佳;袁仲纯;姚梦琴;刘飞;马俊【作者单位】贵州大学化学与化工学院【正文语种】中文【中图分类】TQ032.4【相关文献】1.炭载Ru-Fe催化剂对直接甲酸燃料电池中氧还原的电催化性能研究2.过渡金属掺杂Ru-Se簇合物电催化剂氧还原性能的对比研究3.ZIF-8/C60复合物衍生电催化剂的制备及其水氧化性能4.核壳结构Ru@PtRu纳米花电催化剂的制备及碱性氢析出反应性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
环球市场理论探讨/-71-二维半导体材料磁性的第一性原理研究甄红昌天津中环领先材料技术有限公司摘要：磁性半导体同时具有铁磁性和半导体的性质，并能很好地与半导体工艺兼容，以石墨烯为代表的二维晶体材料由于其本身独特的优异性能和潜在的应用价值引起了广泛的关注，尝试用石墨烯作为碳基自旋电子学材料的研究。
但是单层石墨烯的零带隙限制了其在纳米电子器件中的实际应用。
单层MoS 2、单层磷烯以及单层TiS3是内禀非磁性的，为使它们有效地应用于纳米自旋电子器件，需要在其中引入可调控的磁性。
因此探索在单层二维晶体材料中有效地产生磁性是凝聚态物理磁学研究领域的热点问题之一。
本文就对二维半导体材料磁性的第一性原理相关方面进行探讨。
关键词：二维半导体材料；磁性；第一性原理1几种二维半导体材料首先是过渡金属二硫化物，其化学式写为MX2(M 为过渡金属元素，X 为硫族元素)，过渡金属二硫化物由X-M-X 三层原子组成的三明治层状结构堆叠而成，X-M-X 三层原子形成的过渡金属二硫化物单层具有H(Honeycomb)和T(Centeredhoneycomb)型两种晶体结构。
与石墨烯类似，单层(或几层)过渡金属二硫化物可以从其体材料剥离出来，也可通过化学气相沉积及分子束外延生长等方式合成。
其中，单层MoS 2是二维过渡金属二硫化物的典型代表，其具有约为1.9eV 的直接带隙，在室温下的载流子迁移率约为200cm 2V -1S -1。
相关研究表明单层MoS 2在半导体器件方面的应用前景非常广阔。
另外一种典型的二维半导体材料是磷烯—即很少的几个褶皱的蜂窝状的P 原子层构成的黑磷。
2014年，单层磷烯被成功从黑磷中剥离，其中每一个磷原子与其周围的三个磷原子成共价键，形成褶皱的P 原子单层。
相比于石墨烯的零带隙，磷烯具有约为0.59~1.5eV 的带隙，而相对于单层MoS 2的低载流子迁移率，磷烯室温下的载流子迁移率高达103cm 2V -1S -1以上。
单层二硫化钼的制备及其晶界的原位光学表征孙璐璐;刘保强;建方方【摘要】近年来, 新兴的二维过渡金属硫族化合物 (TMDs) 材料一直是研究的热点.其中, 二硫化钼 (MoS2) 的优异性能引起了人们的广泛关注.TMDs材料制备方法多样, 然而所制备的材料都不可避免地存在着晶界缺陷.晶界的存在会对材料的性能产生很大影响, 人们通过各种方法来研究它.传统的研究方法存在很多局限性如操作复杂、耗时、引入人为缺陷等.这里报道了一种通过光学显微镜直接观察MoS2晶界的方法:通过化学气相沉积法 (CVD) 成功制备了大面积单层MoS2, 将铜沉积在MoS2的表面在光学显微镜下可以直接观察到MoS2的晶界, 实现了对其晶界的原位光学显微观测.同时, 借助扫描电子显微镜 (SEM) 等进一步证实了该方法的简便可靠性.%In recent years, there is a hot topic of the emerging two-dimensional transition metal chalcogenides (TMDs) .Two dimensional molybdenum disulfide (MoS2) has attracted a lot of attentions.There are many ways to prepare this material but the grain boundaries are inevitable.The grain boundaries have a great influence on their properties and people have been studying this field through various means.In traditional, studying the grain boundaries has many disadvantages, such as complex operations, time consuming and artificial defects.Here we report a simple method for the visualization of large GBs in MoS2.Copper was deposited on the MoS2 grown by chemical vapor deposition (CVD), and then the GBs could be observed by optical microscope.At the same time, the simple reliability of the method was confirmed by scanning electron microscope.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】4页(P53-56)【关键词】化学气相沉积;二硫化钼;晶界;光学显微镜;原位观测【作者】孙璐璐;刘保强;建方方【作者单位】青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛 266042【正文语种】中文【中图分类】O063以石墨烯为代表的二维材料，各方面性能优异。
量子化学、材料第一性原理与分子动力学模拟计算并行化特点四川华志科技有限公司刘俊量子化学不管是DFT或者ab initio，计算量最大的几个部分是库伦积分和交换积分、也就是计算Fock算符（对应着薛定谔方程中的哈密顿量）中的库伦势、交换（相关）势部分，以及把库伦势和交换势转变为Fock矩阵中的库伦矩阵、交换（相关）矩阵，这又是一大堆积分。
这些积分运算的并行化比较容易。
接下来，和动能矩阵、核吸引势矩阵（这俩矩阵虽然也消耗时间，但因为它只跟基组有关系，所以只需要算一次，而不需要像库伦矩阵和交换矩阵那样每次迭代都要算一次）一加和就得到Fock矩阵，Fock矩阵对角化，又是一个计算量很大的过程，而且并行化也比较容易。
因此一个刚刚开始并行化优化的，一般都会先做Fock矩阵对角化的并行化，然后是积分的并行化。
而且这一块是并行效率最容易提高的。
基于这种情况，所以当你计算一个单点的时候，你会发现并行效率挺好的，但最结构优化、过渡态搜索、势能面扫描的时候，并行效率就很一般了。
除了上面的内容，影响并行效率的有几个方面：1，并行线程的数目。
例如一个计算，是由8核并行还是16核并行？2，线程间通信速度。
例如是千兆带宽、还是InfiniBand、或者节点内通信？3，计算的规模。
例如一个水分子，矩阵大小为几十维，如果这个时候用几百个核来计算，恐怕还不如一个核单线程计算。
但如果是十万维的矩阵，用1个线程和用50个线程，差别就很明显。
这三个原因经常搅在一起，影响并行效率。
例如一个中等规模的计算，如果是千兆网内跨节点并行，假设16核的时候，并行效率最高，那么进一步提高线程数目，并行效率可能就下来了。
而当带宽提高之后，则可以把线程数增加到更大，例如24核，才达到并行效率最大化。
而如果降低计算规模，则可能并行效率最大化的线程数是8。
原因很简单，线程数越大，每个线程领到的工作量越小；总的任务越小，每个线程领到的工作量越小。
工作量很小，完成所需有的时间就很小，如果小到和领任务需要的时间差不多，那效率肯定就很低了。
Vol. 38 No. 2Apr. 2021第38卷第2期2021年4月原子与分子物理学报JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS电场对RO 2/MOS 2范德瓦尔斯异质结电子结构调控贺叶露，谭兴毅，柏浩年(重庆三峡学院教师教育学院，万州404100)摘要：本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了外电场对PtO /MoS 2范德瓦尔斯异质 结电子结构的调控,发现当层间距d =2. 83 ?时异质结结构最稳定，且表现为口型间接带隙半导体，其带隙为0. 68 eV.通过施加垂直平面方向电场可有效调控PtO 2/MoS 2异质结电子结构，当外电场为-1 V/?时，发生半导体-金属相变.这些研究结果表明PtO 2/MoS 2异质结在新型二维材料光电纳米器件方面具有广泛应用前景关键词：Pt02/MoS 2异质结；电场；可控带隙；电子结构；第一性原理中图分类号：O65 文献标识码：A DOI ： 10.19855/j.l000-0364.2021.026004Electric field tunable electronic properties of PtO^/MoS 2Van der Waals heterostructuresHE Ye-Lu , TAN Xing-Yi ,BAI Hao-Nian(College of Teacher School of Education , Chongqing Three Gorges University , Wanhzou 404100 , China )Abstract :We systematically investigate the electronic properties of the PtOz/MoS van der Waals heterostruc tures using first principle calculations based on density functional theory. It is found that the structure is the moststable when the interlayer distance d =2.83?, and it is a type II indirect band gap semiconductor with a band gap of 0.68 eV. Moreover , by applying external electric field ,the electronic properties of the PtOz/MoS het erostructure can be effectively controlled. When E = - 1 V/?,a semiconductor - to - metal transition even e merges. These results show that the PtO / MoS ? van der Waals heterostructures have a wide application prospect in the new two - dimensional photoelectric nano devices.Key words : PtO^^ M o S q heterostructures;Electric field ;Tunable band gap electronic properties ;First principles1引言二维材料具有优异的力学、电学、光学以及电化学性能，因而在低维纳米电子器件、光电器件等方面具有广阔的应用前景，受到了科学家们极大的关注［1-6］近年来，人们又将两种不同的二维材料垂直堆垛，构建二维双层或多层异质结,层与层之间通过范德瓦尔斯作用结合范德瓦尔斯异质结不仅最大程度保留了各种二维材料自身的优异特性，更是由于层间的耦合作用可能会出现更加奇特的物理性能，为研究纳米电子和光电器件开辟了新的途径［7>8］，引起人们的广泛研究兴趣如：石墨烯/氮化硼(graphene/BN )石墨烯/过渡金属二硫化物(graphene/TMD)［11,12］，磷烯/过渡金属二硫化(phosphorene/TMD)［13］等此夕卜,范德瓦尔斯异质结带隙及其它物理性质也可通过 施加应变、外加电场［14-16'22］等方式加以调控，使得范德瓦尔斯异质结在纳米级器件上的应用更加 吸引人单层MoS 2和单层PtO 2均拥有优异的化学和物理性质单层MoS 2是一种典型的直接带隙 (1-8 eV )半导体，拥有良好的电流开关比和载流子迁移率常用于场效应晶体管［17-20］单层PtO 2具收稿日期：2020-03-07基金项目：国家自然科学基金(11864011)作者简介：贺叶露(1986—),女(汉族)重庆市云阳人，副教授，硕士，主要从事二维材料研究与计算.第38卷原子与分子物理学报第2期有较好的稳定性，是一种间接带隙(1.6eV)半导体〔2门同时M0S2为n型半导体，PtO?为p型半导，两者成PN结，当正向外加电,够二极管效应和光伏效应等，在件设计中具有广泛的应用前景然而，由单层M0S2和PtO组成的异质结却鲜有研究，基于上述：，本文研究了PQ/MoS异质结电子结构以及电场其，施垂直平面方向电有1控RO2/M0S2异质结电子结构研究结果对基于范德斯异质结的器件设计提供了理论基础2计算方法计算是采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，使用的是QuantumATK软件交换关联函数运用的是广义梯度近似(GGA)，选用了全论的PseudoDojo贋势，截断能为150Hartree，在兀、y 和z方向的k点为11、11和1能量的收敛准为10-4，原子间的作用于0.05eV/A，真空层厚度选取为3nm选取vdW-DF3描述两层二维材料间的范德瓦尔斯3结果与讨论3・1结构稳定性单层MOS和单层PtO2优化后的晶格参数分别为3.180A和3.145A与Rasmussen等〔⑼结果相，晶格失配为0.5%，说明对单层M0S2和层PtO2匹很好，容易形成异质结构建异质结时，我们主要讨论了四种不同RO2/M0S2异质结，用A，B，C，D 标记A型和B型中Mo原子与Pt原子对齐，C型和D型中S原子与Pt原子对齐，如图1(a)(俯视)所示，红色为O原子，为Pt原子，黄色为S原子，为Mo原子A型异质结内的S原子与O原子对齐；B型中异质结外侧S 原子与O原子对齐；C型Mo原子与异质结内O原子齐；D型Mo原子与异质结外O 原子对齐，1(b)(()所示异质结中MoS2的S原子与PtO2的O原子之间的间距为d，为异质结间距，计算结果如表1所示，显然B型层间距最小.通过计算上述四的形成能寻找最稳定的结构形成能计算：E b-E hs-E M o S2-E pto2(1)/型B型C型。
单层MoS2分子掺杂的第一性原理研究∗刘俊梁培†舒海波沈涛邢凇吴琼(中国计量学院光学与电子科技学院,杭州310018)(2014年1月25日收到;2014年2月27日收到修改稿)基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法的计算,研究了通过吸附不同有机分子对单层MoS2进行化学掺杂.计算结果表明有机分子与MoS2单层衬底间的相互作用主要是范德瓦尔斯作用力.吸附不同有机分子的单层MoS2结构均表现出间接带隙的特征,还表明吸附TTF分子的单层MoS2结构表现出n型半导体的特质,而吸附TCNQ,TCNE两种分子的单层MoS2结构均表现出p型半导体的性质,这些结果表明可以通过改变吸附的分子来实现对单层MoS2的掺杂类型的调控.本文的研究结果将对单层MoS2在晶体管中的应用提供理论基础和指导.关键词:MoS2,密度泛函理论,有机分子吸附,分子掺杂PACS:71.15.Mb,68.47.Pe,61.72.U–DOI:10.7498/aps.63.1171011引言近年来随着石墨烯[1−3]等二维层状纳米材料研究热潮的兴起,一类新型的二维层状化合物——类石墨烯二硫化钼引起了物理、化学、材料、电子等众多领域研究人员的广泛关注[4−7].类石墨烯蜂窝状二硫化钼单层结构是由六方晶系的单层二硫化钼组成的具有三明治夹心层状结构的准二维晶体结构:单层二硫化钼由三层原子层构成,中间一层为钼原子层,上下两层均为硫原子层,钼原子层被两层硫原子层所夹形成类三明治结构,钼原子与硫原子以共价键结合形成二维原子晶体;多层二硫化钼由若干单层二硫化钼组成,一般不超过五层,层间存在弱的范德华力,层间距约为0.65nm[8].单层二硫化钼(MoS2)[9]可以通过机械剥离的方法直接从它们母体材料中得到,由于量子尺寸效应的影响这些准二维纳米材料表现出许多优于块体材料的力学、电子、光学和化学性质[10].另外一方面,由于摩尔定律的限制,科学家在寻找下一代半导体材料时尤为关注低维纳米材料.作为一种电子性质优异的半导体材料,单层MoS2在电子器件领域的研究一直受到了广泛的关注[11]. Cao等研究了过渡金属V,Cr,Mn掺杂单层MoS2的电子结构、磁性和稳定性[12].在常规的半导体工艺中,一般采用掺杂的方式实现对半导体材料的p 型和n型掺杂以最终实现p-n结的制备,构建最好的电路逻辑单元.但是在低维材料中,尤其是二维材料中,常规的掺杂工艺会影响到载流子的输运效率,还会在在一定程度上破坏半导体材料结构,在掺杂缺陷位会产生载流子的散射.因此,寻求一种新的有效的掺杂方式,对于二维半导体纳米材料尤为重要.分子掺杂是一种利用表面吸附物中电子转移,实现对半导体进行掺杂的一种方式,在半导体纳米线[13],石墨烯材料[14−16]中已经得到了广泛的应用.最近Mouri等[17]通过有机分子吸附成功的在实验上实现了对层状MoS2的p型和n型掺杂.尽管如此,化学掺杂由于其复杂的吸附过程和材料之间的弱相互作用使得这种掺杂比起传统的掺杂而言更复杂,因此弄清楚化学掺杂的过程和相关的作用机理,对实现低维材料,尤其是二维材料的有∗国家自然科学基金(批准号:61006051,61177050),浙江省大学生科技创新活动计划(批准号:2013R409016)和浙江省科技厅公益技术应用研究(批准号:2013C31068)资助的课题.†通讯作者.E-mail:plianghust@©2014中国物理学会Chinese Physical Society 效化学掺杂有着重要的研究意义.本文采用密度泛函理论(DFT)研究了在MoS 2表面上几种有机分子吸附的形态,以及其对MoS 2单层的电子性质的影响,利用电荷转移理论和能带理论从机理上解释了不同有机分子和MoS 2单层结构的作用机理,最后阐明了不同有机分子的化学掺杂对于MoS 2准二维材料的电子性质的调节机理,为MoS 2的在晶体管领域的应用提供理论依据.2模型与计算方法本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,利用VASP (vienna ab initio sim-ulation package)软件进行计算[18,19].计算中,交换关联能采用了广义梯度近似(GGA)的PBE 泛函[20],平面波截断能为350eV,电子-离子间相互作用采用投影缀加平面波方法(PAW)来描述[21].优化过程中,单个原子能量收敛精度为10−3eV,原子受力最大值0.01eV/Å,总能计算中采用Gamma 方案6×6×1的积分网格对布里渊区积分.TTFTCNQTCNEMoS 2C H NSMo图1(网刊彩色)单层MoS 2与所吸附有机分子的计算模型计算体系选取MoS 2单层结构,即无极性的(0001)面.为了避免不同的吸附分子之间的相互作用选取5×5×1共75个原子的超胞作为研究对象,为了避免MoS 2在z 轴方向的影响,在[001]方向加上18Å的真空层.为了实现有效的分子掺杂技术,本文选择了一种优异的电子给主Tetrathiafulvalene(TTF)和优异的电子受主Tetracyanoquinodimethane(TCNQ)和Tetra-cyanoethenide(TCNE)作为分子掺杂源,这三种分子在分子器件中已经得到了广泛的应用[22,23].MoS 2表面上吸附的有机分子分别为TTF,TCN-Q 和TCNE,如图1所示.建模过程基于有机分子的对称性和MoS 2的周期性,每种有机分子与衬底所对应的构型如图2所示,考虑到计算体系的稳定性,建模过程中只选取了和MoS 2(0001)面平行吸附的构型作为计算模型.对于三种不同的有机分子根据分子对称性,分别选择了TCNQ 的中心对应(a1)空位,(a2)Mo 原子位,(a3)S 原子位;(b1)—(b4)分别表示有机分子TTF 的中心C—C 键平行于S—Mo 键,垂直于S—Mo 键,I 空位,T 空位;(c1)—(c4)分别表示有机分子TCNE 的中心C—C 键在I 空位,平行于S—Mo 键,T 空位,垂直于S—Mo 键.3结果与讨论为了明晰有机分子化学掺杂的本质,本文首先通过计算和比较不同的吸附构型的总能来确定吸附体系的稳定性和形态.初始状态下,吸附分子在平行于MoS 2的(0001)面且与MoS 2垂直高度2.6Å的位置,远大于相应的原子的范德华半径之和.根据吸附分子的构型不同,考虑了两套不同的吸附位置.TTF 分子、TCNE 分子与MoS 2单层的结合体系有机分子的中心C—C 键垂直于S—Mo 键,平行于S—Mo 键,I 空位,T 空位;TCN-Q 分子:有机分子的中心对应Mo 原子位,S 原子位,空位,如图2所示.在MoS 2单层分别与TTF,TCNQ,TCNE 形成的体系中,最趋于稳定的三种组态如图3所示.表1吸附不同有机分子后有机分子和MoS 2衬底之间的高度(Å)以及结合能(eV)模型d/ÅE ab /eV MoS 2-TTF 3.16−0.0572MoS 2-TCNQ 3.03−0.0978MoS 2-TCNE3.17−0.2172为了研究不同体系的结合的稳定性,设定了结合能E ab ,其计算公式如下[24]:E ab =E total −E mo −E MoS 2,(1)其中,E total ,E MoS 2,E mo 分别表示不同的吸附体系总能量、单层MoS 2的能量、单个有机分子的能量.结合能作为吸附稳定性的一个判据,根据定义其数值为负时,表示反应是一个放热反应,其绝对值越大则表示分子与MoS 2间的相互作用越强,体系也越稳定.在TTF,TCNQ,TCNE 与MoS 2所形成的体系中,最稳定的三种组态的结合能分别为−0.098eV,−0.057eV,−0.217eV.由于计算得到的结合能为负值表明这些有机小分子吸附在MoS2表面属于放热反应,可以在室温条件下自发形成.MoS2-TTF各组态的能量差值的范围为2—38meV,MoS2-TCNQ各组态的能量差值的范围为41—88meV,MoS2-TCNE各组态的能量差值的范围为10—42meV.通过结构优化,吸附体系的吸附能和分子间距结果如表1所示,从计算结果可以得出表面吸附物和衬底之间并没有化学键作用,而是物理吸附,因此有机分子与MoS2衬底间的相互作用主要是范德瓦耳斯力相互作用.从吸附能也可以看出,单个有机分子的吸附能大约在几十到二百meV数量级,属于弱相互作用.(a1)(a2)(a3)(b1)(b2)(b3)(b4)(c1)(c2)(c3)(c4)(a) MoS2-TTF(b) MoS2-TCNQ(c) MoS2-TCNE图2(网刊彩色)(a)表示TCNQ分子与单层MoS2衬底构成体系的不同组态,(a1)—(a3)分别表示有机分子TCNQ的中心对应空位,Mo原子位,S原子位;(b)表示TTF分子与单层MoS2衬底构成体系的不同组态,(b1)—(b4)分别表示有机分子TTF 的中心C—C键平行于S—Mo键,垂直于S—Mo键,I空位,T空位;(c)表示TCNE分子与单层MoS2衬底构成体系的不同组态,(c1)—(c4)分别表示有机分子TCNE的中心C—C键在I空位,平行于S—Mo键,T空位,垂直于S—Mo键图3(网刊彩色)(a),(b),(c)分别表示吸附有机分子TTF,TCNQ,TCNE后不同构型各自最稳定的组态,与各组态对应的结构的优化结果(a)(b)(c)网刊彩色)不同构型体系的部分电荷密度图(a),(b),(c)分别表示吸附MoS2的结构MoS2-TTF,MoS2-TCNQ,MoS2-TCNE的VBM,为了分析吸附体系的电子结构的贡献,本文还计算了MoS 2-TTF,MoS 2-TCNQ,MoS 2-TCNE 三个体系的价带顶和导带底的部分电荷密度.结果表明吸附了受主杂质分子TCNQ 吸附MoS 2单层的导带底(CBM)来自TCNQ 分子下方且靠近H 原子的Mo-d 电子,价带顶(VBM)来自Mo 原子的p 电子,从图5的部分电荷密度图中可以得出:局域能级全来自于有机分子TCNQ 中S-p 和C-p 电子.吸附受主杂质TCNE 的单层MoS 2的导带底(CBM)主要来自TCNE 分子下方的Mo-d 电子,也有少部分是由TCNE 分子下方周围的Mo 原子的d 电子贡献,价带顶(VBM)来自Mo-P 电子,局域能级全来自于有机分子TCNE 中C-p 和N-p 电子.掺杂施主杂质TTF 的单层MoS 2的导带底(CBM)主要来自TTF 分子下方周围且靠近H 原子的Mo-d 电子,也有少部分是由TCNE 分子下方周围的且离H 原子较远的Mo-d 电子贡献,价带顶(VBM)来自Mo-p 电子,局域能级全来自于有机分子TTF 中C-p 和N-p 电子.以上结果表明有机分子掺杂会导致MoS 2单层结构中Mo 原子的电子出现局域化.为了解释在不同的体系中,对于CBM 和VMB 电荷的分布,本文还对MoS 2-TTF,MoS 2-TCNQ,MoS 2-TCNE 等三个体系做了差分电荷密度,其结果如图6所示.从图6可以看出,三种不同的吸附分子都发生了电荷重排,正负电荷发生了分离,在分子的边缘处出现了正电荷聚集的现象,通过这个电荷重排在吸附的有机小分子内部出现电偶极矩,通过这个电偶极矩的作用使得单层MoS 2分子中Mo-d 电子发现了重新分布,Mo-d 电子和有机分子的边缘相互吸引,是导致上述Mo-d 电子局域化的原因.这点和极性有机分子吸附在Si 表面的现象是类似的[27].(a)(b)(c)图6(网刊彩色)不同构型体系的差分电荷密度图(a),(b),(c)分别表示吸附TTF,TCNQ,TCNE 三种分子的单层MoS 2的结构MoS 2-TTF,MoS 2-TCNQ,MoS 2-TCNE 的差分电荷密度图4结论本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势的方法研究了通过化学掺杂方式吸附不同有机分子对单层MoS 2电子性质的影响.结合能计算表明单层MoS 2吸附TTF,TCNQ,TCNE 不同分子的结合能分别为−57.2meV/cell,−97.8meV/cell,−217.2meV/cell,有机分子与MoS 2单层衬底间的相互作用主要是范德瓦尔斯作用力;同时,结合能计算表明在MoS 2单层上吸附有机分子进行MoS 2的化学掺杂是可行的,吸附后有机分子发生了不同程度的形变.电子结构计算表明吸附不同有机分子的单层MoS 2结构均表现出间接带隙的特征,同时能带结构还表明吸附TTF 分子的单层MoS 2结构表现出n 型导电性质,而吸附TCNQ,TCNE 两种分子的单层MoS 2结构均表现出p 型导电性质,说明通过有机分子进行分子吸附来实现对MoS 2单层的掺杂是可行的,并且可以通过改变吸附的分子类型来实现对单层MoS 2的到点类型以及对带隙的调控.最后,电荷密度表明吸附后的结构的导带底均由有机分子周围或者下方的Mo-d 电子提供,价带顶由Mo-d 电子提供,所以吸附有机分子后的结构的杂质能级表现出局域化,为工艺生产及应用奠定了一定基础.本文的结果将对单层MoS 2在电子器件及光电子器件方面的应用提供理论基础和指导.参考文献[1]Ahn H S,Kim J M,Park C,Jang J W,Lee J S,Kim H,Kaviany M,Kim M H2013Sci.Rep.31960[2]Ai W,Xie L H,Du Z Z,Zeng Z Y,Liu J Q,Zhang H,Huang Y H,Huang W,Yu T2013Sci.Rep.32341[3]Allain A,Han Z,Bouchiat V2012Nat.Mater.11590[4]Ataca C,Şahin H,Ciraci S2012J 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received27February2014)AbstractThe chemical doping of organic molecules adsorbed on MoS2monolayers are systematically studied by using plane-wave pseudo-potential method based on the density functional theory.Our results indicate that the interaction between organic molecules and the MoS2monolayer substrate is of van der Waals’type of force.Structure of monolayer MoS2 which adsorbs different organic molecules,exhibits indirect bandgap characteristics,and the energy band structure of monolayer MoS2which adsorbs TTF molecules exhibits n-type conducting characteristics.However,the structures of monolayer MoS2which adsorbs TCNQ or TCNE molecules would exhibit p-type conductivity characteristics.Thus,the results indicate that the doping type of molecules in monolayer MoS2can be regulated by adsorbing different molecules. Results of this study may provide a theoretical basis for single-layer MoS2transistor and guidance for it in the application.Keywords:density functional theory,MoS2,organic molecules adsorption,molecule dopingPACS:71.15.Mb,68.47.Pe,61.72.U–DOI:10.7498/aps.63.117101*Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.61006051,61177050),the College students in Zhejiang Province Science and Technology Innovation Activities Plan,China(Grant No.2013R409016),and the Science and Technology Department of Zhejiang Province Public Interest Research Technology,China(Grant No.2013C31068).†Corresponding author.E-mail:plianghust@。
