本文主要研究内容
作者尉益宁（2019）在《单层MX2（X=N,M=Be,Mg）和Hf（Zr）GeTe4的电子性质及应用》一文中研究指出：自2004年石墨烯实验合成以来,二维材料开始出现在人们的视野并在材料科学领域受到越来越广泛的关注。石墨烯是由碳原子通过sp2杂化轨道连接组成的平面结构。相比于石墨块体,石墨烯展现出了良好的物理性质,如超高的载流子迁移率,优异的光学性质和高热传导率。但是由于其能带结构中狄拉克点的存在使得石墨烯缺少一个合适大小的带隙,这也大大限制了石墨烯在开关器件及光催化等诸多领域的应用。随后人们开始探索其它的二维材料,像过渡金属硫化物(TMDs)、氮化硼、磷烯、Mxene等,这些新型的二维材料相继被理论预测甚至实验成功合成,应用的领域也越来越广泛,像太阳能电池、拓扑绝缘体、自旋电子器件等等。其中二维材料也被广泛应用于光催化领域,像分解水产氢、降解COx、及氮的固定等等。相比于传统三维光催化材料,如Ti02、金属氧化物、银系光催化材料等,二维光催化材料具有更高的比表面积、更多的活性位点及更好的载流子迁移和分离等优点,从而可以有效提高光催化制氢或者降解有机污染物的效率。然而由于合适的二维光催化分解水材料需要满足合适的带隙、带边位置及良好的载流子转移及分离等一系列条件,目前,实验和理论上已知的二维光催化材料还十分有限,因此,寻找新型的二维光催化分解水材料是当今材料科学领域及解决环境污染问题及缓解能源危机的一个重要课题。此外,目前大部分实验制备出来的二维材料均是通过剥离的方法从其层状块体获得的单层及少层纳米结构。由于该类层状材料层间由较弱的范德瓦耳斯力或者氢键结合,实验上通过物理或者化学方法制备单层的可行性很高,因此,运用第一性原理对该类从层状结构剥离得到的单层电子性质及潜在应用进行研究对于指导实验具有重要意义。基于以上两点,本论文利用第一性原理计算对单层MX2(X=N,M=Be,Mg)的光催化分解水性质和二维层状结构Hf(Zr)GeTe4的电子性质及应用展开了研究。研究内容和结论如下:第一章 介绍了二维材料的研究背景及进展第二章 介绍了与第一性原理计算相关的理论及常用的第一性原理计算软件第三章 运用第一性原理计算方法预测了两种六角蜂窝状的单层平面结构BeN2和MgN2,及其在可见光响应光催化分解水中的潜在应用。系统地研究了其结构稳定性、电子结构及光吸收和载流子转移等性质。结果表明合适的带隙及带边位置使其在光催化分解水领域具有重要的潜在应用,同时BeN2具有超高的电子迁移率,电子可以快速迁移到材料表面参与还原制氢反应,而电子和空穴迁移率较大的差异也使得光生电子空穴对具有较好的分离效果,有效减少载流子的复合。第四章 系统地研究了 HfGeTe4和ZrGeTe4两种单层结构的电子性质及应力对其电子性质的调控。HfGeTe4和ZrGeTe4的块体结构为典型的层状结构,层间通过范德瓦耳斯力连接,实验中较容易通过机械剥离的方法获得其单层结构,我们通过计算剥离能也验证了这点。研究表明该两种结构均为具有0.7eV左右带隙的半导体材料,同时机械性质的研究表明ZrGeTe4具有很好的柔韧性,并可以承受很大的应变。载流子有效质量和迁移率的研究表明,两种结构均具有约为十的三次方数量级的电子迁移率。体系在施加合适的双轴应力时电子性质可以实现半导体到金属的转变,及直接带隙到间接带隙的转变,使其在开关器件等领域具有非常出色的应用前景。第五章 对论文的研究内容进行概括,并对单层MX2(X=N,M=Be,Mg)光催化性能和Hf(Zr)GeTe4电子性质及调控进行了展望。
Abstract
zi 2004nian dan mo xi shi yan ge cheng yi lai ,er wei cai liao kai shi chu xian zai ren men de shi ye bing zai cai liao ke xue ling yu shou dao yue lai yue an fan de guan zhu 。dan mo xi shi you tan yuan zi tong guo sp2za hua gui dao lian jie zu cheng de ping mian jie gou 。xiang bi yu dan mo kuai ti ,dan mo xi zhan xian chu le liang hao de wu li xing zhi ,ru chao gao de zai liu zi qian yi lv ,you yi de guang xue xing zhi he gao re chuan dao lv 。dan shi you yu ji neng dai jie gou zhong di la ke dian de cun zai shi de dan mo xi que shao yi ge ge kuo da xiao de dai xi ,zhe ye da da xian zhi le dan mo xi zai kai guan qi jian ji guang cui hua deng zhu duo ling yu de ying yong 。sui hou ren men kai shi tan suo ji ta de er wei cai liao ,xiang guo du jin shu liu hua wu (TMDs)、dan hua peng 、lin xi 、Mxenedeng ,zhe xie xin xing de er wei cai liao xiang ji bei li lun yu ce shen zhi shi yan cheng gong ge cheng ,ying yong de ling yu ye yue lai yue an fan ,xiang tai yang neng dian chi 、ta pu jue yuan ti 、zi xuan dian zi qi jian deng deng 。ji zhong er wei cai liao ye bei an fan ying yong yu guang cui hua ling yu ,xiang fen jie shui chan qing 、jiang jie COx、ji dan de gu ding deng deng 。xiang bi yu chuan tong san wei guang cui hua cai liao ,ru Ti02、jin shu yang hua wu 、yin ji guang cui hua cai liao deng ,er wei guang cui hua cai liao ju you geng gao de bi biao mian ji 、geng duo de huo xing wei dian ji geng hao de zai liu zi qian yi he fen li deng you dian ,cong er ke yi you xiao di gao guang cui hua zhi qing huo zhe jiang jie you ji wu ran wu de xiao lv 。ran er you yu ge kuo de er wei guang cui hua fen jie shui cai liao xu yao man zu ge kuo de dai xi 、dai bian wei zhi ji liang hao de zai liu zi zhuai yi ji fen li deng yi ji lie tiao jian ,mu qian ,shi yan he li lun shang yi zhi de er wei guang cui hua cai liao hai shi fen you xian ,yin ci ,xun zhao xin xing de er wei guang cui hua fen jie shui cai liao shi dang jin cai liao ke xue ling yu ji jie jue huan jing wu ran wen ti ji huan jie 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zi xing zhi ji ying li dui ji dian zi xing zhi de diao kong 。HfGeTe4he ZrGeTe4de kuai ti jie gou wei dian xing de ceng zhuang jie gou ,ceng jian tong guo fan de wa er si li lian jie ,shi yan zhong jiao rong yi tong guo ji xie bao li de fang fa huo de ji chan ceng jie gou ,wo men tong guo ji suan bao li neng ye yan zheng le zhe dian 。yan jiu biao ming gai liang chong jie gou jun wei ju you 0.7eVzuo you dai xi de ban dao ti cai liao ,tong shi ji xie xing zhi de yan jiu biao ming ZrGeTe4ju you hen hao de rou ren xing ,bing ke yi cheng shou hen da de ying bian 。zai liu zi you xiao zhi liang he qian yi lv de yan jiu biao ming ,liang chong jie gou jun ju you yao wei shi de san ci fang shu liang ji de dian zi qian yi lv 。ti ji zai shi jia ge kuo de shuang zhou ying li shi dian zi xing zhi ke yi shi xian ban dao ti dao jin shu de zhuai bian ,ji zhi jie dai xi dao jian jie dai xi de zhuai bian ,shi ji zai kai guan qi jian deng ling yu ju you fei chang chu se de ying yong qian jing 。di wu zhang dui lun wen de yan jiu nei rong jin hang gai gua ,bing dui chan ceng MX2(X=N,M=Be,Mg)guang cui hua xing neng he Hf(Zr)GeTe4dian zi xing zhi ji diao kong jin hang le zhan wang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山东大学的尉益宁，发表于刊物山东大学2019-07-16论文，是一篇关于第一性原理计算论文,二维材料论文,光催化分解水论文,应力调控论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山东大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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