【摘 要】
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石墨烯的成功剥离为探索二维材料打开了大门。单一的二维材料性能上难免会有些缺陷,这使得其难以跟随科学技术快速发展的步伐。将不同二维材料通过层间范德华力垂直组装形成的范德华异质结构,不仅弥补了单一二维材料的不足,还创造出新颖的特性和现象。由于不存在化学键,范德华异质结可以由完全不同的材料组合构成,并且避免了晶格失配等问题。范德华异质结与组成它的单个成分材料相比较而言,不仅在某些性能方面有所提升,还可以
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石墨烯的成功剥离为探索二维材料打开了大门。单一的二维材料性能上难免会有些缺陷,这使得其难以跟随科学技术快速发展的步伐。将不同二维材料通过层间范德华力垂直组装形成的范德华异质结构,不仅弥补了单一二维材料的不足,还创造出新颖的特性和现象。由于不存在化学键,范德华异质结可以由完全不同的材料组合构成,并且避免了晶格失配等问题。范德华异质结与组成它的单个成分材料相比较而言,不仅在某些性能方面有所提升,还可以保留各个成分材料本身所拥有的一些优良性质。范德华异质结的电子结构易于通过施加外电场或者改变层间距离等方式进行调控,因此在未来的新型纳米电子光电器件应用中具有广阔的发展空间。在本论文中设计并系统地研究了SnS2和MoSe2异质结以及Janus HfSSe和石墨烯异质结的结构稳定性与电子特性,在此过程中采用了第一性原理计算方法。主要研究内容与结果如下:（1）选择H相的MoSe2和T相的SnS2来搭建异质结。MoSe2和SnS2的空间群分别属于P-6m2和P-3m1。从理论上研究了MoSe2/SnS2异质结的结构稳定性、声子谱、能带结构、光吸收和能带排列。结果显示:最稳定的MoSe2/SnS2异质结的结合能为-225.3me V平衡距离为3.20（?）,具有宽广的光吸收光谱和高吸收系数。MoSe2/SnS2异质结的能带排列对层间耦合效应不敏感,MoSe2/SnS2异质结保持稳定的Type-II型能带排列。此外,外加电场和面内双轴应变可诱导MoSe2/SnS2异质结的多种能带对齐转换（Type-I型、Type-II型和Type-III型）。（2）将石墨烯单层和Janus HfSSe单层构建为HfSSe/Gr和Gr/HfSSe异质结。基于第一性原理计算,探索了HfSSe/Gr和Gr/HfSSe异质结的相关特性。Janus HfSSe单层是间接带隙半导体,带隙值为0.62 e V。石墨烯和Janus HfSSe之间的晶格失配很小,因此基本可以直接忽略。石墨烯和Janus HfSSe在很大程度上保持了各自独立的电子性质,这表明石墨烯和Janus HfSSe之间存在弱范德华相互作用。我们分析了外加电场和不同层间距离作用下HfSSe/Gr和Gr/HfSSe异质结的界面电子性质、可调谐肖特基势垒和接触类型。结果表明,HfSSe/Gr和Gr/HfSSe异质结均形成n型肖特基接触,但肖特基势垒高度（SBH）不同。在层间距离改变的过程中,仍然为n型肖特基接触,并未出现显著的变化,说明这些异质结对层间距离的敏感性较小。无论是HfSSe/Gr异质结还是Gr/HfSSe异质结,均可通过外加电场有效调控异质结的肖特基势垒高度和接触类型。在不同的外加电场作用下,异质结的肖特基势垒可由n型肖特基接触调节为p型肖特基接触,并可进一步调节为欧姆接触。
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