【摘 要】
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过渡金属硫族化合物（TMDs）,如MX2（M=Mo,W,X=S,Se）,是由强的层内共价键结合的层状半导体材料,层间由较弱的范德瓦尔斯力相结合。当TMDs材料的层数减少到单层时,由间接带隙转变为直接带隙,并且由于空间反演对称性破缺,布里渊区K和K’处存在两个不等价的能谷。与传统电子器件相比,利用电子的能谷来处理信息,具有安全性高、处理效率高、能耗小等优点。因此,单层TMDs材料在谷电子学和自旋电子
【基金项目】
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国家自然科学基金（61671199）；
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过渡金属硫族化合物（TMDs）,如MX2（M=Mo,W,X=S,Se）,是由强的层内共价键结合的层状半导体材料,层间由较弱的范德瓦尔斯力相结合。当TMDs材料的层数减少到单层时,由间接带隙转变为直接带隙,并且由于空间反演对称性破缺,布里渊区K和K’处存在两个不等价的能谷。与传统电子器件相比,利用电子的能谷来处理信息,具有安全性高、处理效率高、能耗小等优点。因此,单层TMDs材料在谷电子学和自旋电子学等方面具有较好的应用前景。另外,还可以通过选择性地堆叠两种不同的二维材料来构建异质结构,探索新的物理特性和现象。我们通过利用基于密度泛函理论的第一原理计算和最大局域化瓦尼尔函数方法,从理论上研究了 WSe2/NiCl2和1T-SnS2/MoTe2两种异质结构的电子特性和能谷特性,主要研究成果如下。单层NiCl2引起的磁邻近效应导致了单层WSe2的谷极化。能谷劈裂的大小取决于WSe2/NiCl2异质结的堆垛结构,能谷劈裂的最大值可以达到-11.87 meV。并且可以通过调节层间距以及构造NiCl2/WSe2/NiCl2三明治异质结,调节两层NiCl2的Ni自旋使其平行排列来实现更大的能谷劈裂。贝里曲率在K和K’谷等值并符号相反的结果表明其存在能谷对比特性。基于WSe2/NiCl2的异质结构可用作谷电子器件,并在谷反常霍尔效应方面具有潜在的应用价值。1T-SnS2/MoTe2异质结的结构和电子特性计算结果表明,由于强的自旋轨道耦合和空间反演对称破缺,该异质结能带结构出现了 Rashba自旋劈裂（Rashba耦合参数为0.383 eV·?）,重要的是,可以通过双轴应变对其进行有效调节。同时,1T-SnS2/MoTe2异质结具有较高的载流子迁移率。计算表明贝里曲率在K和K’谷等值且符号相反,因此,该异质结是较好的候选谷电子学和自旋电子学材料。
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