二维碱金属硫族化合物MX的电子结构特性研究开题报告

研究背景：二维材料是目前科研领域的一个非常重要且热门的研究方向，原子可以排列成特定的二维晶格结构，例如石墨烯是由碳原子排列成的单层二维六角蜂窝状晶格结构材料，石墨烯是一种非常重要的二维材料，单层石墨烯在其费米能级附近具有线性的狄拉克能带结构，其具有重要的理论研究和实际应用价值，如果用不同种类的原子代替石墨烯晶格中的两类不等价的碳原子，则可能会形成新型的二维原子结构材料，并将可能会具有不同于石墨烯的新奇的电子结构特性。近年来，随着纳米技术的迅猛发展，二维纳米材料(如石墨烯、黑磷等)以其独特的2D形态、量子尺寸效应和多功能性而在各个领域引起了人们的广泛关注。硫族化合物作为潜在的新一代多功能无机材料，因丰富的化学结构以及物理性能，在磁性、热电和非线性光学材料等领域有着重要的应用前景。丰富的电子能带结构，较高的迁移率，以及不同电负性元素所产生的复杂价键作用，导致这类化合物具有丰富的物理性能。本课题主要通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究由碱金属原子和硫族原子构成的二维类石墨烯六角蜂窝状晶格结构材料MX的电子结构特性，并研究应力、外场、衬底等效应对这类材料电子结构的影响。

研究目的：了解密度泛函理论的基本知识，通过第一性原理方法计算本征单层碱金属硫族化合物MX的晶格结构和电子结构性质，通过MX/衬底异质结体系研究衬底材料对单层碱金属硫族化合物MX电子结构的调控效应。

研究意义：对二维碱金属硫族化合物MX材料的理论计算研究将会加深人们对这类新型二维晶体材料的认识，为实验研究提供一定的理论指导。

研究内容：

首先，建立由碱金属原子（Li、Na、K、Rb等）和硫族原子（S、Se、Te等）构成的单层二维类石墨烯六角蜂窝状晶格结构材料MX的原子结构模型，利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究单层碱金属硫族化合物MX的电子结构特性，包括结构信息及能带结构等，得出本征单层碱金属硫族化合物MX的性质；寻找合适的衬底材料，建立基于单层碱金属硫族化合物MX和衬底材料形成的异质结模型，用第一性原理方法计算所构建的MX/衬底异质结体系的电子结构特性，研究并分析衬底对碱金属硫族化合物MX电子结构的影响。

预期目标：

通过第一性原理方法计算本征单层碱金属硫族化合物MX的晶格结构和电子结构性质，分析得出MX体系的电子结构特性和衬底对碱金属硫族化合物MX电子结构的影响及调控效应。

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