單層MoS2熱學(xué)性能的第一性原理研究.pdf

1、單層二硫化鉬（MoS2）作為新型場效應(yīng)晶體管的溝道材料而被廣泛的關(guān)注。而且其光電性質(zhì)已經(jīng)被廣泛的研究了，但是關(guān)于單層MoS2熱學(xué)性質(zhì)的研究比較欠缺，而研究單層MoS2的振動(dòng)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)有助于了解單層MoS2器件在不同溫度下的穩(wěn)定性和使用效率。因此，用第一性原理研究單層MoS2的晶格振動(dòng)和熱學(xué)性能具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文針對單層MoS2的晶格振動(dòng)性質(zhì)和熱學(xué)性能，采用了基于密度泛函理論和密度泛函微擾理論的第一性原理以及CASTE

2、P軟件進(jìn)行計(jì)算。
　　首先，在考慮了計(jì)算精度和計(jì)算效率的前提下，計(jì)算了不同應(yīng)變單層MoS2的晶格常數(shù)以及電子結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示本文的計(jì)算結(jié)果與其他實(shí)驗(yàn)值和理論值相一致，說明本文計(jì)算結(jié)果是可靠的。
　　其次，本文對比研究了單層MoS2、體相MoS2以及單層石墨的晶格振動(dòng)性質(zhì)。分析表明，雖然單層和體相MoS2的聲子譜有一個(gè)相同的帶隙，但是他們的聲子譜數(shù)目不同。另外，與石墨烯不同，單層MoS2所有聲子模的格林常數(shù)都是正數(shù)，而且其聲學(xué)聲

3、子模的格林常數(shù)在布里淵區(qū)內(nèi)不對稱，光學(xué)聲子模的格林常數(shù)在布里淵區(qū)內(nèi)近似對稱。此外，單層MoS2的光學(xué)聲子模的頻率隨雙軸應(yīng)變呈線性變化，其中A1模的頻率變化速度最慢。
　　最后，本文研究了單層MoS2在不同溫度下的熱學(xué)性質(zhì)。分析表明，單層MoS2的德拜溫度、等體積熱熔和熱膨脹系數(shù)都隨溫度的升高增大然后趨于平衡，平衡值分別是603 K、17.6 Cal/cell.K和1.5×10-5 K-1。值得注意的是單層MoS2的熱膨脹系數(shù)都是正