三元化合物PbIF从三维到二维其电子结构性质转变的研究

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1引言(或绪论)1

1.1二维材料概述1

1.2选题思路27

1.3研究内容28

2基础理论和计算软件29

2.1密度泛函理论(DFT)29

2.2计算软件及参数设置30

3PbIF单层和块体的结构和电子结构性质31

3.1PbIF单层结构介绍31

3.2PbIF块体结构介绍32

3.3PbIF单层的电子性质33

3.4PbIF由块体变成单层电子结构性质未转变的可能原因分析39

结论43

致谢44

参考文献45
1 引言(或绪论)1.1 二维材料概述石墨烯的发现点燃了二维纳米材料的研究热潮[1]。石墨烯的吸引力在于独特的性质和在电子学方面巨大的潜力。除了石墨烯以外，其它的类石墨烯二维材料，比如六方氮化硼(h-BN)，金属二硫属化合物，氧化物，碳化物，也加入了二维材料家族[2–8]。在实验方面，许多类石墨烯二维结构都已经从层状材料或者非层状材料中制取得到。这些类石墨烯的结构已经展现出了一些有潜力的性质，它们在纳米材料科学领域的突破和创新机会不可小觑。
在理论方面，密度泛函理论(DFT)计算是研究纳米材料的电子结构的一个强大工具，可以用于预测它们的本征性质、协助表征、将实验结果合理化、以及探索它们的潜在应用等等方面。类石墨烯的独特结构包括层状范德华材料(h-BN、MoS2、α-MoO3和 V2O5)，类石墨烯ZnO，MXenes(金属碳化物和碳氮化物)，还没合成的 B2C、SiC2、BSi3、砷烯、锑烯、单层配位聚合物([Cu2Br(In)2]n (In=异烟酸)、铁-酞菁、双镍(二硫))。1.1.1 从带有层间相互作用的范德华力的层状材料中获得类石墨烯材料这个部分我们把讨论限制在有强平面共价键的类石墨烯层状结构，相邻层通过范德华力作用，其中典型的例子就是h-BN、MoS2、氧化物(α-MoO3和V2O5)。最近在合成这些二维纳米结构上的实验进展十分鼓舞人心[3，27，28]。除了实验上成果喜人，这些范德华结构在计算研究方面也有进步，且发现了一些有趣的性质。根据它们的结构特点，这些材料被划分为平面类(h-BN)和纳米平面类(MoS2、α-MoO3、V2O5)。他们中最简单的形式是原子级别厚度的 BN 层，而MoS2、α-MoO3和V2O5的纳米层都有复杂的各向异性粘结。另一方面，BN和MoS2都有和石墨烯相似的六角对称，而α-MoO3和 V2O5斜方对称。1.1.1.1 平面(h-BN)层状h-BN 与石墨烯同构，它的单层是与石墨烯的最接近的杂原子类似物。尽管它们的结构相似，它们的电子性质相差甚远：石墨烯带隙为零，而 h-BN 单层有较宽的带隙，约为~6 eV[29]。由于 h-BN 具有电绝缘性，它会被用于紫外线激光设备[30]，场发射器[31]，聚合物复合材料中的纳米材料[32]。值得一提的是，由于h-BN 良好的晶格匹配和没有悬键的原子级光滑的表面，它可以作为以石墨烯为基础的电子器件中的不错的介电层[33，34]。