g-C3N3和ZrS2二维复合材料的结构与电子结构的第一性原理计算研究
时间:2018-03-04 21:25 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要随着石墨烯结构相关研究的深入，研究人员已经不再局限于单独对石墨烯以及其它二文晶体材料的研究。近年来，基于范德瓦尔斯相互作用的二文晶体复合材料开始逐步兴起并获得广泛的关注。本论文构建了g-C3N3和ZrS2二文复合材料并计算了它的基态结构和电子结构。通过对g-C3N3和ZrS2二文复合材料初步的探究性研究，以及对相应电子能带结构和态密度的计算，我们得到以下结论：g-C3N3/ZrS2由复合前的两种直接带隙材料变成了间接带隙材料。从分态密度图上看，复合材料的价带顶部分主要由g-C3N3的N原子的p轨道贡献，而复合材料的导带底则主要由ZrS2的Zr原子的d轨道贡献，由于g-C3N3和ZrS2之间的范德瓦弱相互作用的影响，复合结构的带隙要小于任一原材料，而层间相互作用也使得复合材料的导带更加陡峭而价带却更加平滑。19185 关键词 石墨烯 第一性原理 二文晶体复合材料 毕业论文设计说明书（论文）外文摘要 Title g-C3N3 and ZrS2 Two-dimensional structure and electronic structure of the primary principle of composite material research Abstract With in-depth studies of the structure of graphene, researchers no longer confined to a separate study of graphene and other two-dimensional crystalline materials. In recent years, based on the van der Waals interaction of two-dimensional crystalline composite materials began to gradually rise and get attention. We build the g-C3N3 and ZrS2 dimensional composite materials and calculate its ground state and electronic structure. Through the g-C3N3 and ZrS2 dimensional composite preliminary exploratory research, as well as the corresponding electronic band structure and density calculations, we get the following conclusions: g-C3N3/ZrS2 before the two composite direct bandgap material became the indirect bandgap material. Judging from the density of states of the valence band top portion of the composite material mainly composed of p orbital g-C3N3 contribution N atom, and the conduction band of the composite material mainly composed of d Zr atomic orbital ZrS2 contribution due to g-ZrS2 C3N3 and van der weak interaction between the effects of the bandgap of the composite structure is smaller than any of the raw materials, and the interactions between layers of composite material also allows the conduction band and the valence band has a steeper smoother. Keywords Grapheme First principles A two-dimensional crystal composite materials 目录 1 引言1 2相关领域的研究进展1 2.1.1 石墨烯1 2.1.2石墨烯的复合材料3 2.2.1碳氮材料4 2.2.2碳氮材料复合材料5 3第一性原理的计算6 3.1第一性原理6 3.2第一性原理计算软件——VASP7 3.2.1 VASP的介绍7 4计算8 4.1研究背景 8 4.2计算过程8 4.3计算结构与分析10 结论14 致谢15 参考文献16 图1石墨烯及其派生产物示意图2 图2 g-C3N3结构示意图5 图4.1计算时所用的g-C3N3/ZrS2复合结构模型9 图4.2 结构优化后的g-C3N3/ZrS2结构示意图10 图4.3 g-C3N3的能带结构11 图4.4 ZrS2的能带结构12 图4.5 g-C3N3/ZrS2 的能带结构12 图4.6 g-C3N3/ZrS2 的分态密度13 1 引言 在2004年，人们通过实验手段，首次合成制取了石墨烯单层（之前，石墨烯一直被认为是假设存在的）。当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家A. K. GEIM 和 K. S. NOVOSELOV [1] 发现他们可以用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片，最终获得单层的石墨结构。石墨烯的出现，在科学界激起了巨大的波澜，人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能、拥有超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发新一轮的技术革命。有调查显示，仅2009～2010这一年间，发表的与石墨烯相关的研究性论文就超过2000篇。显然，简单地对石墨烯本身的研究已经相当成熟，也获得了很多有价值的研究成果。现在，研究人员已经开始将目光更多地转移到其它的二文（2D）原子晶体[2]以及由它们组成的二文复合材料，如优尔方氮化硼晶体（ ），二硫化钼（ ），二硫属化物及层状氧化物和石墨烯g-C3N3/, 等一系列的二文复合材料。这方面的研究同样热门，在未来几年里，关于二文晶体及二文晶体复合材料的研究仍将是凝聚态物理和材料科学的主要课题。 (责任编辑：qin) |