【摘 要】
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二维材料因具有特殊的电学、光学和热学等性质,而可能被广泛应用于各个领域,然而在实际应用中,材料本身固有的物理性质很难满足现代社会发展的需要。为了实现特定的功能,我们发现对二维材料物理性质的调控,如对材料表面性质的修饰,能带结构的优化等,能够更好的改善其性能。本论文基于第一性原理的方法研究了τ-graphyne、过渡金属硫化物以及石墨烯的相关物理性质及其调控,主要内容和结果总结如下:（1）通过对γ-
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二维材料因具有特殊的电学、光学和热学等性质,而可能被广泛应用于各个领域,然而在实际应用中,材料本身固有的物理性质很难满足现代社会发展的需要。为了实现特定的功能,我们发现对二维材料物理性质的调控,如对材料表面性质的修饰,能带结构的优化等,能够更好的改善其性能。本论文基于第一性原理的方法研究了τ-graphyne、过渡金属硫化物以及石墨烯的相关物理性质及其调控,主要内容和结果总结如下:（1）通过对γ-石墨炔（γ-graphyne）施加应变,得到了新型碳基材料τ-graphyne。研究了在Li原子修饰前后τ-graphyne的储氢容量和电子性能。计算结果表明,Li原子最稳定的吸附位置是τ-graphyne六角碳环上方的中心位置,且Li原子的吸附能比其形成团簇的结合能大得多。Li修饰的τ-graphyne可吸附16个H2分子,其储氢容量达到15.7wt%,相对于纯τ-graphyne提高了1.7wt%。H2分子的平均吸附能在-0.20eV～-0.26eV之间,该能量范围可用于室温和环境压力下的可逆存储应用。（2）研究了二维Janus-ReXY（X,Y=S/Se/Te,且X≠Y）单层和堆垛范德华异质结的物理性质,发现单层ReXY中由于外侧两原子层的电负性不一样而产生了内置偶极子场。在晶格匹配且考虑层间范德华力的条件下,计算并分析了石墨烯/ReSSe/石墨烯堆叠三明治结构的能带。Janus-ReXY的偶极子场使上下两侧石墨烯的Dirac点发生相反的移动,从而驱使一侧石墨烯的电子注入到另一侧石墨烯,形成二维PN结。两侧石墨烯的Dirac点相对位移随着中间ReSSe层数的增加而增加,在ReSSe堆叠到五层时,Dirac点相对位移达到0.7 eV,这对于研究范德华PN结奠定了重要基础。
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