單面氫化石墨烯的結構、能帶調控以及二硫化鉬納米帶的邊緣功能化的第一性原理研究.pdf

1、石墨烯（graphene）,只有一個碳原子厚度的單層片狀結構材料,具有獨特的優(yōu)于碳的其他同素異形體的性質，在多個領域有很高的應用價值。然而,石墨烯的零帶隙卻大大限制了其電子應用。在眾多打開帶隙的方法中,化學功能化修飾被證明是一種能有效改變石墨烯電子結構的方法,比如氫功能化。在過去的幾年中,更多的研究集中在石墨烯的雙面氫化,比如 graphane(100％氫化的石墨烯結構)。但是,當石墨烯生長在襯底(如二氧化硅)的表面上時,石墨烯的雙面氫

2、化是難以實現(xiàn)的,往往實現(xiàn)的是單面氫化的石墨烯。然而無論是實驗表征還是理論研究，單面氫化石墨烯(SSHG)的研究都相對匱乏。因此，本文從零維的單面加氫結構開始系統(tǒng)地研究了SSHG的結構穩(wěn)定性及其電子性質隨氫覆蓋率的變化。我們的研究結果表明，沿著armchair方向加氫的SSHG結構具有相對較高的穩(wěn)定性，并且只有這種SSHG結構可以打開帶隙，且?guī)峨S著氫覆蓋率的變化具有可調控性。我們的理論結果為氫化石墨烯在電子器件等領域的應用提供了有價值的

3、理論基礎。隨著石墨烯材料的崛起，其他二維材料也引起了廣泛的關注。二維的二硫化鉬（MoS2）材料是一個直接帶隙的半導體化合物，由于其在納米器件領域潛在的應用而引起了廣泛關注，目前的研究熱點延伸到一維的二硫化鉬納米帶（nanoribbon）。本文主要采用第一性原理方法，分別對zigzag和armchair納米帶的邊緣選擇不同功能團（包括氫，氟，羥基以及缺陷）進行修飾，研究不同邊緣效應對納米帶結構穩(wěn)定性、電子性質和磁性的重要影響。我們的研究結