摘要:

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对6种二维过渡金属硫化物MX2(M=Mo,W;X=S,Se,Te)中的Rashba自旋轨道耦合效应进行了系统研究.对6种MX2材料施加垂直方向电场,发现阴离子X对于电场诱导的Rashba自旋轨道耦合效应起主要作用:X原子序数越大,电场诱导的Rashba劈裂也越大;阳离子M被阴离子X覆盖,对电场诱导的Rashba自旋劈裂影响较弱.因此,6种MX2单层的Rashba自旋劈裂大小依次为:WTe2 ＞MoTe2＞WSe2 ＞MoSe2 ＞WS2 ＞MoS2.施加电场后,从布里渊区中心Γ点到布里渊区边界K/K＇点,自旋方向二维平面内转向垂直方向,并且随着电场的增加,面内自旋成分逐渐增加.

摘要:

用氢对单层二维过渡金属硫化物(TMDs)进行功能化是调节单层TMDs电子性质的既有效又经济的方法.采用密度泛函理论,对单层TMDs (MX2 (M=Mo,W;X=S,Se,Te))的稳定性和电子性质进行理论研究,发现在单层MX2的层间有一个比其表面更稳定的氢吸附位点.当同阳离子时,随着阴离子原子序数的增加,H原子与MX2层的结合越强,氢化单层MX2结构越稳定;相反,同阴离子时,随着阳离子原子序数的增加,H原子与MX2层的结合越弱.氢原子从MoS2的表面经层间穿越到另一表面的扩散势垒约为0.9 eV.氢化对单层MX2的电子特性也会产生极大的影响,主要表现在氢化实现了MX2体系从无磁性到磁性体系的过渡.表面氢化会使MX2层的带隙急剧减小,而层间氢化使MX2的电子结构从半导体转变为金属能带.