二维过渡金属硫化物具有类似石墨烯的层状结构。当它从体材料变成单层时,能带结构会由间接带隙变成直接带隙,并且带隙变大,带隙的数值在可见光以及近红外的范围内,这使得单层过渡金属硫化物材料具备了良好的光学性能。此外,当过渡金属硫化物的层厚从体内减少至单层时,由于反演对称的破缺,导致在布里渊区(?)和(?)点的两个谷不等价,光学跃迁的选择规则具有谷依赖性。这些特性使得过渡金属硫化物在电子学,光子学,谷电子学,自旋电子学等方面具有一定的应用潜力,引起了人们的关注。此外,人们也可通过选择性堆垛不同的二维材料来人为地构造异质结,将两种材料优势互补,进一步探索新的物理特性和现象。由于金属-半导体接触广泛存在于电子器件中,所以对超薄金属薄膜与半导体形成的界面的研究在技术上是非常重要的。在本文中,我们考虑金属Pb和半导体MoTe2形成的超薄异质结。一方面,MoTe2(晶格常数3.52A)和Pb((1 11)面的晶格常数是3.50A)的晶格不匹配非常小;另一方面Pb和MoTe2具有较大的自旋-轨道耦合效应。大的自旋劈裂对自旋电子应用方面是非常重要的。由此可见,超薄Pb(111)/MoTe2异质结在自旋电子学方面是一个很好的候选材料,并且对其研究有助于理解杂化系统中由量子限制、反演对称性的破缺、自旋-轨道耦合的作用所引起的新效应。在本文中,我们通过第一原理计算并研究了二维MoTe2和超薄Pb/ MoTe2异质结的电子结构和自旋劈裂行为,分析和讨论了动量空间中的自旋织构以及界面处的杂化效应对能带结构的影响。主要的研究工作有两个方面:1、研究了 MoTe2的能带结构随着层数的演变,以及自旋-轨道耦合情况下单层MoTe2的自旋劈裂情况。通过密度泛函理论的第一性原理计算,我们发现由单层到体内,随着层数的增加,材料由直接带隙变成间接带隙,且带隙变小。通过几何结构的优化我们发现单独两层MoTe2层间的范德华力要比体内略强。在考虑了自旋-轨道耦合之后,能带最大的特点就是除了Γ和反高对称点之外,自旋简并解除。在(?)点价带顶处能带劈裂达到了 224meV,并且自旋极化的方向在(?)和(?)’点是完全相反的。由于MoTe2具有较强的自旋-轨道耦合效应,导致MoTe2产生的自旋劈裂比MoS2及MoSe2要大一些。单层MoTe2的这些特性使得它在电子学、光学等方面有一定的应用潜力。2、计算了 Pb/MoTe2异质结的电子结构,并研究了 Pb/MoTe2异质结的自旋劈裂行为。通过密度泛函理论,我们发现Pb与单层(1L)构成的Pb/1L-MoTe2异质结的能带结构上,在不同的高对称点周围存在着不同类型的Rashba自旋劈裂。由于界面处的电荷转移诱导出的平面外的电势梯度导致了Γ点附近大的平面内的Rashba自旋劈裂。因为C3旋转对称导致(?)点只存在平面外的自旋极化。因为时间反演对称,自旋极化的方向在(?)和(?)’点是完全相反的,并且在导带底自旋劈裂达到了 350 meV。我们还研究了 Pb/1L-MoTe2/Pb对称型异质结的自旋极化情况。因为镜面对称的恢复,在Γ点周围平面内的Rashba自旋劈裂消失。为了探究Pb与MoTe2界面间相互作用的情况,我们还计算了 Pb/1L-MoTe2异质结改变Pb和MoTe2的距离的能带结构。我们发现随着Pb与MoTe2之间距离的增加,Pb与MoTe2之间的杂化作用变得越来越弱,反成键带结构急剧下降,甚至下降到费米能级的下方,导致靠近Γ点的价带的色散有很大的变化。此外,随着界面距离的增加,由于电荷转移的减少引起表面电势梯度的降低,导致来自Pb的能带的Rashba自旋劈裂的减小。除此之外,我们计算并讨论了 Pb与多层(nL)MoTe2之间的相互作用的情况,发现Pb/nL-MoTe2(n(?)2)的能带结构和自旋劈裂情况与Pb/1L-MoTe2异质结差别不大,这是因为多层MoTe2靠范德华力连接在一起,对界面相互作用影响不大,从而MoTe2的层数对异质结的能带结构及相应的Rashba自旋劈裂影响不大。所以,从我们的计算中可以发现Pb/MoTe2异质结的自旋极化带接近费米能,显示出该异质结在谷电子学、自旋电子学方面是一个较好的候选材料。