MoS2电子结构、振动和介电性质第一性原理计算.PDF

第44 卷 第1 期 稀有金属材料与工程 Vol.44, No.1 2015 年 1 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING January 2015 MoS2 电子结构、振动和介电性质的第一性原理计算 陈继超，刘正堂，冯丽萍，谭婷婷 (西北工业大学 凝固技术国家重点实验室，陕西 西安 710072) 摘 要：采用基于密度泛函理论的第一性原理，研究了 MoS2 电子结构、振动和介电性质，得到了MoS2 能带结构、态 密度、介电谱和红外反射谱。研究表明，MoS2 为间接带隙半导体。介电张量在垂直和平行于 c 轴方向表现出强烈的各 向异性。电子屏蔽作用对介电常数贡献较强，晶格振动对介电常数贡献较弱。在 300~500 cm- 1 波段，由于红外光学模 的存在，材料与电磁波存在较强的相互作用，透波性能较差。 关键词：MoS ；第一性原理；电子结构；振动；介电常数 2 中图法分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2015)01-0118-04 近年来，二维纳米材料在微电子领域的应用引起了 红外光学模频率分裂，以及各光学模对晶格介电常数贡 科学家的普遍关注。瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL ） 献的相关研究还很少。关于哑模频率的值也少有报道。 [1] 纳米电子学与结构（LANES ）实验室称 ，用一种名为 因此，本文将从材料的微观结构出发，在晶格振动学与 辉钼（MoS2 ）单分子层材料制造出的晶体管，具有载 第一性原理的理论框架基础上，分析MoS2 电子结构并建 流子迁移率高，电流开关比大，能量耗散低的特点。相 立材料微观结构与介电谱和红外反射谱之间的定量关 比于传统二维材料石墨烯，MoS2 无论单层、多层还是 系，为MoS2 的实际应用奠定良好的理论基础。 体相，都具有天然的带隙，为其在微电子领域的应用奠 1 计算方法 定了基础。文献[2]指出，MoS2 比石墨烯更有望替代Si， [7] 成为下一代微电子器件的核心材料。 本研究采用Materials studio 中的CASTEP 模块 进 由于振动和声子性质的研究在导热率、热容以及电 行计算。使用第一性原理正则守恒（Norm-conserving ） [8] 子输运方面有着极其重要的作用，因此MoS 振动和声子 赝势 。电子- 电子相互交换和相关势由局域密度近似 2 [9] 性质引起了研究者的广泛兴趣。实验上，Wieting