【摘 要】
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二维单层γ-石墨炔是一种具有丰富的碳化学键、良好的热电性能和半导体性能的新型全碳材料。因为特殊的分子结构和物理性质,石墨炔在工业催化、储氢、锂离子动力电池以及海水淡化等能源领域都有着潜在的应用前景。石墨炔和二维非磁性（或磁性）材料复合构成的二维范德华异质结构也会表现出新颖的物理性能。通过外加垂直电场、双轴应力等手段也能够调控二维异质结构的电子特性,为其在纳米电子学器件中的设计和应用提供了重要的理论
【基金项目】
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天津市自然科学基金重点（18JCZDJC99400）
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二维单层γ-石墨炔是一种具有丰富的碳化学键、良好的热电性能和半导体性能的新型全碳材料。因为特殊的分子结构和物理性质,石墨炔在工业催化、储氢、锂离子动力电池以及海水淡化等能源领域都有着潜在的应用前景。石墨炔和二维非磁性（或磁性）材料复合构成的二维范德华异质结构也会表现出新颖的物理性能。通过外加垂直电场、双轴应力等手段也能够调控二维异质结构的电子特性,为其在纳米电子学器件中的设计和应用提供了重要的理论依据。本文采用密度泛函理论系统地探究了:（1）二维石墨炔/WSe Te异质结构的电子结构和Rashba分裂;（2）二维石墨炔/VI3异质结构的电子结构和磁性的调控;（3）二维石墨炔/Janus V2I3Br3异质结构的电子结构和磁性。通过计算二维石墨炔/WSe Te异质结构的电子结构,可以发现不同的电子堆叠模式会影响石墨炔/WSe Te异质结构的接触形式（石墨炔/Te WSe异质结构形成欧姆接触,石墨炔/Se WTe异质结构形成肖特基接触）;垂直电场作用下,石墨炔/Se WTe异质结构由肖特基接触转化为欧姆接触;覆盖石墨炔层能够增强Janus WSe Te单层膜的电偶极矩和Rashba自旋分裂,同时外加电场可以进一步增强异质结构的Rashba自旋分裂。通过计算二维石墨炔/VI3异质结构的电子结构和磁性,发现了不同的堆叠模型可以使VI3单层在异质结构中显示出半导体或半金属特性;覆盖石墨炔层增加了VI3单层的垂直磁各向异性（Perpendicular magnetic anisotropy,PMA）;而双轴应力和层间距离则可以调节石墨炔/VI3异质结构的电子结构和磁性;同时,减小层间距离可以增强石墨炔/VI3异质结构的层间相互作用,进一步促进电荷转移。通过计算二维石墨炔/Janus V2I3Br3（石墨炔/V2I3Br3）异质结构的电子结构,发现通过结合石墨炔层使Janus V2I3Br3单层表现出了半金属特性;与纯净的单层Janus V2I3Br3相比,石墨炔/V2I3Br3异质结构的PMA增大;在-4%压缩应力下,石墨炔/V2I3Br3异质结构中Janus V2I3Br3单层出现了从半金属特性向金属特性的转变;此外,压缩应力能够进一步增强石墨炔/V2I3Br3异质结构的PMA。
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