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双轴应变调控下单层双面神结构MoSSe拉曼光谱的理论研究
1
作者 孙薇 孙鸿智 +1 位作者 赵波 郭怀红 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2024年第1期35-42,共8页
单层双面神结构过渡金属硫化物具有低维度、高迁移率以及奇特的电子结构性质,因此其在电子学和光电子学器件方面具有潜在的应用前景。由单层双面神结构过渡金属硫化物和基底材料制成的器件,很容易因基底材料和单层双面神结构过渡金属硫... 单层双面神结构过渡金属硫化物具有低维度、高迁移率以及奇特的电子结构性质,因此其在电子学和光电子学器件方面具有潜在的应用前景。由单层双面神结构过渡金属硫化物和基底材料制成的器件,很容易因基底材料和单层双面神结构过渡金属硫化物的晶格失配,导致单层双面神结构过渡金属硫化物受基底材料的应力,因此通过拉曼散射系统研究双轴应变对单层双面神结构MoSSe物性的影响具有重要意义。系统研究了双轴调控下单层双面神结构MoSSe的原子结构、电子结构、声子结构和拉曼散射特性。结果表明,在双轴应变调控下,单层双面神结构MoSSe的电子能带带隙出现了直接与间接的转换;随着压应变的减小和拉应变的增加,3个拉曼特征峰(E^(1)、E^(2)、A_(1)^(1))的频率都发生了单调红移,而A_(1)^(2)的拉曼特征峰在压应变减小的过程中出现了反常的蓝移;随着压应变的减小和拉应变的增加,双重简并模式(E^(1)、E^(2))的拉曼强度单调增加,单重简并模式的拉曼强度单调减小,而A_(1)^(1)的拉曼强度先减小再增加。针对这些具有普遍性和特殊性的应变效应,通过建模进行了研究。结果表明,基于特征峰频率和强度随应变的变化差异,可以通过特征峰之间的频率差和强度比,快速定量化双面神结构材料的应变类型和大小。 展开更多
关键词 双轴应变 拉曼光谱 单层双面神结构 应力表征
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具有室温铁磁性的二维Janus钛硫属化物
2
作者 张凯 武晓君 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1142-1147,共6页
设计具有室温磁性的二维铁磁材料是发展纳米尺度自旋电子学器件的重要基础,但目前实验合成的二维室温铁磁体种类有限且鲜有报道如何从非磁材料设计室温铁磁体.受近期实验合成JanusMo SSe单层结构的启发,基于第一性原理计算理论预测了一... 设计具有室温磁性的二维铁磁材料是发展纳米尺度自旋电子学器件的重要基础,但目前实验合成的二维室温铁磁体种类有限且鲜有报道如何从非磁材料设计室温铁磁体.受近期实验合成JanusMo SSe单层结构的启发,基于第一性原理计算理论预测了一类具有新奇电子结构的二维室温铁磁体Janus TiXY (X=S、Se和Te;Y=H和F).声子谱计算和分子动力学模拟表明这些Janus单层材料具有晶格动力学和热力学稳定性.基于HSE06杂化泛函计算能带结构给出单层TiTeH和TiTeF是带隙为0.18和0.48eV的双极磁性半导体,其中TiTeH由于存在巨磁能带结构效应可以通过将自旋取向由面外翻转至面内实现能带交错-打开转变和自旋分裂调控,即达到自旋取向调控能带结构.单层TiSH、TiSeH、TiSF和TiSeF分别是自旋带隙为2.67、1.73、3.11和2.27eV的铁磁半金属材料.蒙特卡洛模拟给出TiXH和TiXF的居里温度范围分别为339~401 K和341~497 K,表明这些Janus单层材料均具有室温铁磁性.我们还发现在双层TiSF中存在与双层CrI_(3)类似的堆积取向依附的层间磁耦合基态.此外当选用石墨烯作为保护层与TiXY形成异质结后单层Janus结构的本征电子结构特征可以保留.室温铁磁性以及丰富且可调控的电子结构使JanusTi XY材料成为一类理想的自旋电子学候选材料,同时基于非磁材料构建Janus结构为设计新型二维铁磁体开辟了一条崭新途径. 展开更多
关键词 janus单层材料 第一性原理 室温铁磁性 电子结构 异质结
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圆形Janus硫硒化钼板的振动行为分析
3
作者 刘鑫杰 王立峰 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2023年第3期225-232,共8页
采用分子动力学(MD)模拟和有限元方法(FEM)研究了单层Janus硫硒化钼(MoSSe)的振动行为.将晶格失配引起的固有应变添加到双层板模型中,利用FEM实现了对MoSSe的模拟.利用MD模拟和FEM计算出自由边界和固支边界下MoSSe圆板的振动情况,并分... 采用分子动力学(MD)模拟和有限元方法(FEM)研究了单层Janus硫硒化钼(MoSSe)的振动行为.将晶格失配引起的固有应变添加到双层板模型中,利用FEM实现了对MoSSe的模拟.利用MD模拟和FEM计算出自由边界和固支边界下MoSSe圆板的振动情况,并分析了尺寸、应变和压力对固有频率的影响.结果表明,自由边界下MoSSe圆板的固有频率随着尺寸的增加而逐渐减小.当圆板直径达到8.6 nm时,频率出现明显的不连续现象,究其原因在于碗状翘曲和管状翘曲.不同尺寸MoSSe圆板的固有频率的MD模拟结果与FEM计算结果一致,且在小变形情况下,2种方法得到的应变与压力对固有频率的影响也一致.双层板模型可以准确预测MoSSe板的振动行为. 展开更多
关键词 单层janus硫硒化钼(MoSSe) 分子动力学(MD) 翘曲 固有频率
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不同浓度Mg掺杂单层Janus WSSe的第一性原理研究
4
作者 安梦雅 谢泉 +1 位作者 张和森 梁前 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2024年第2期124-130,共7页
二维Janus WSSe作为一种新型过渡金属硫族化合物(TMDs)材料由于其独特的面外非对称结构及众多新颖的物理特性,在自旋电子器件中具有巨大的应用潜力.本文基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,通过构建四种掺杂模型W_(9-x)Mg_(x)S... 二维Janus WSSe作为一种新型过渡金属硫族化合物(TMDs)材料由于其独特的面外非对称结构及众多新颖的物理特性,在自旋电子器件中具有巨大的应用潜力.本文基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,通过构建四种掺杂模型W_(9-x)Mg_(x)S_(9)Se_(9)(x=0、1、2、3),分别计算了不同浓度Mg掺杂单层WSSe的电子结构和光学性质.结果表明:掺杂使得WSSe由直接带隙半导体变为间接带隙半导体,并且随着掺杂浓度的增加,带隙逐渐减小,费米能级穿过价带,使得掺杂体系变成P型半导体,当x=3时,掺杂体系呈现金属性.此外,掺杂体系的静态介电常数随着掺杂浓度的增加而变大,极化程度显著增强,介电函数虚部和光吸收峰都发生了红移,说明掺杂有利于可见光的吸收.并且,静态折射率随着掺杂浓度的增加而呈现上升趋势,同时消光系数的峰值也与Mg原子的掺杂浓度呈现正相关. 展开更多
关键词 janus WSSe 几何结构 电子结构 光学性质
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过渡金属原子X(X=Mn、Fe、Co)掺杂单层Janus WSSe的第一性原理研究 被引量：1
5
作者 安梦雅 谢泉 +4 位作者 钱国林 梁前 陈蓉 张和森 王远帆 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第2期272-280,共9页
二维Janus WSSe作为一种新兴的过渡金属硫族化合物(TMDs)材料,由于其打破了面外镜像对称性,且具有内在垂直压电和强Rashba自旋轨道耦合效应等丰富的物理特性,在自旋电子器件中具有巨大的应用潜力。本文基于密度泛函理论的第一性原理平... 二维Janus WSSe作为一种新兴的过渡金属硫族化合物(TMDs)材料,由于其打破了面外镜像对称性,且具有内在垂直压电和强Rashba自旋轨道耦合效应等丰富的物理特性,在自旋电子器件中具有巨大的应用潜力。本文基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法计算了过渡金属原子X(X=Mn、Fe、Co)掺杂单层Janus WSSe的电子结构、磁性和光学性质。结果表明:在Chalcogen-rich(硫族元素为多数元素)条件下的掺杂比在W-rich(钨元素为多数元素)条件下的掺杂展现出更高的稳定性,且掺杂后所有体系均表现出磁性。值得一提的是,对该体系进行Mn掺杂后,自旋向上通道出现杂质能级,WSSe由原来的非磁性半导体转变成磁矩为1.043μ_(B)的铁磁性半金属。而Fe、Co的掺杂使得自旋向上通道和自旋向下通道均出现杂质能级,呈现出磁矩分别为1.584μ_(B)、2.739μ_(B)的金属性。此外,掺杂体系的静态介电常数都显著增加,极化程度增强,且介电函数虚部和光吸收峰都发生了红移,说明掺杂有利于对可见光的吸收。 展开更多
关键词 第一性原理 janus WSSe 电子结构 磁性 光学性质
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Janus CoSTe单层膜在Li-S电池中的应用研究
6
作者 温新竹 曾凤生 彭玉颜 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期8-16,共9页
开发新的亲硫催化材料是解决锂硫电池正极多硫化锂存在的严重的穿梭效应和缓慢的动力学转化等问题的有效方案。构建了一种潜在的锂硫电池正极锚定材料—Janus过渡金属二硫属化物CoSTe单层膜,采用第一性原理计算发现多硫化物Li_(2)S_(n)... 开发新的亲硫催化材料是解决锂硫电池正极多硫化锂存在的严重的穿梭效应和缓慢的动力学转化等问题的有效方案。构建了一种潜在的锂硫电池正极锚定材料—Janus过渡金属二硫属化物CoSTe单层膜,采用第一性原理计算发现多硫化物Li_(2)S_(n)团簇在CoSTe单层膜表面吸附能适中(0.88~2.85 eV),大于石墨烯表面和有机电解液中的吸附能,且高阶Li_(2)S_(n)团簇的表面吸附在一定范围内得到了优化;Li_(2)S_(n)团簇的分解不太容易自发地在CoSTe膜层上发生;Li_(2)S_(n)团簇在CoSTe单层膜表面的扩散有其微观上的“通道”;Li_(2)S的解离能优于石墨烯表面,CoSTe单层膜比石墨烯表面更利于硫还原反应的顺利进行;CoSTe单层膜的金属特性在吸附Li_(2)S_(n)团簇后得以保留。综上,理论上Janus CoSTe单层膜表面在锂硫电池电极中具备优异的电化学性能,具有开发应用的潜力和价值。 展开更多
关键词 第一性原理 Li_(2)S_(n)团簇 janus CoSTe单层膜 锚定材料 锂硫电池
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单层MoSSe力学性质的分子动力学模拟研究
7
作者 张宇航 李孝宝 +2 位作者 詹春晓 王美芹 浦玉学 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期201-213,共13页
硫硒化钼(MoSSe)是一种新型二维“双面神”半导体材料,具有丰富的物理、化学、力学与电学性质.本文基于Stillinger-Weber势函数,采用分子动力学模拟方法对不同温度下的完美和含晶界MoSSe单层结构展开详细的力学行为分析.结果表明:完美单... 硫硒化钼(MoSSe)是一种新型二维“双面神”半导体材料,具有丰富的物理、化学、力学与电学性质.本文基于Stillinger-Weber势函数,采用分子动力学模拟方法对不同温度下的完美和含晶界MoSSe单层结构展开详细的力学行为分析.结果表明:完美单层MoSSe结构的力学性能呈现明显的各向异性;在单向拉伸作用下,其杨氏模量、强度极限和极限应变均随温度的升高而降低;当温度低于100 K时,沿锯齿形手性方向受拉伸作用的单层MoSSe结构发生由六环蜂窝相向四方相的相变,新四方相的杨氏模量约为原相结构的1.3倍且强度显著提升;当温度高于100 K时,沿锯齿形手性方向拉伸呈现脆性断裂;含晶界单层MoSSe结构受拉伸作用首先在晶界处产生裂缝,并逐步扩展至整个结构后断裂.锯齿形偏向晶界结构的强度随倾斜角度的增大而降低,扶手椅形偏向晶界结构也呈下降趋势.本研究对基于单层MoSSe的电子器件的强度设计和性能优化具有重要指导意义. 展开更多
关键词 “双面神”MoSSe 力学性质 晶界 分子动力学
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Li掺杂单层Janus MoSSe电子结构和光学性质的第一性原理研究 被引量：2
8
作者 孙志远 唐梅 +4 位作者 张欣欣 汪建容 Nsajigwa Mwankemwa 肖祎 张伟斌 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期130-139,共10页
运用第一性原理方法,研究了不同浓度碱金属Li的掺杂对单层Janus MoSSe的电子结构和光学性质的影响。计算结果表明:Li替代掺杂后,其结合能数值均为负值,表明在掺杂过程中释放出能量,Li掺杂Janus MoSSe体系具有良好的稳定性。能带结构分... 运用第一性原理方法,研究了不同浓度碱金属Li的掺杂对单层Janus MoSSe的电子结构和光学性质的影响。计算结果表明:Li替代掺杂后,其结合能数值均为负值,表明在掺杂过程中释放出能量,Li掺杂Janus MoSSe体系具有良好的稳定性。能带结构分析发现,Li掺杂后能在单层Janus MoSSe禁带中引入杂质能级,从而使它由直接带隙半导体变为间接带隙半导体,并减小了带隙值。其中,当掺杂物质的量分数为6.25%时,Li替代掺杂Se面时的禁带宽度减小更多,其对电子结构的调制效果更好。光学性质研究表明,Li的掺杂能改变该材料可见光区的吸收系数和静态介电常数ε(0)。Li替代掺杂增大了材料的光吸收率,使其对可见光吸收能力有所增强,具有太阳光能量收集或光催化等方面的潜在应用价值。 展开更多
关键词 Li掺杂 电子结构 吸收系数 介电函数 单层janus MoSSe
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单层Janus MoSSe双共振拉曼散射的理论研究 被引量：2
9
作者 孙鸿智 孙薇 +1 位作者 赵波 郭怀红 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2022年第3期30-36,共7页
单层JanusMoSSe拉曼光谱中出现的双共振峰,是材料特征的重要指纹。但是,这些双共振峰尚存在起源理解不清、机制亟需澄清的问题。基于密度泛函理论、量子高阶微扰理论和群论分析,系统研究了单层JanusMoSSe的双共振拉曼光谱。研究发现,单... 单层JanusMoSSe拉曼光谱中出现的双共振峰,是材料特征的重要指纹。但是,这些双共振峰尚存在起源理解不清、机制亟需澄清的问题。基于密度泛函理论、量子高阶微扰理论和群论分析,系统研究了单层JanusMoSSe的双共振拉曼光谱。研究发现,单层JanusMoSSe的电-光共振耦合过程的倒格子波矢依赖于激光能量,在第一布里渊区中任意波矢qvec都可能出现。基于群论分析,推导出产生双共振拉曼活性的对称性条件,并阐明了在Janus结构体系中出现大量双共振拉曼峰的根本原因。研究结果可为理解二维Janus结构体系中发生的双共振拉曼过程提供理论指导,并为澄清双共振拉曼峰的起源提供合理的理论手段。 展开更多
关键词 双共振拉曼散射 单层janusMoSSe 电-光共振耦合
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