《原子層厚度的二維過渡金屬化合物材料的理論設計》是依託南京林業大學，由吳芳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：原子層厚度的二維過渡金屬化合物材料的理論設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳芳
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
原子層厚度的二維材料具有很多新穎的物理性質, 具有廣泛的套用前景。但是本徵的此類材料基本都不具有有序磁性，從而限制了其在自旋電子器件等方面的套用。因此如何製備具有室溫磁性的二維材料就成為了一個非常重要的基礎科學問題。本項目將採用第一性原理和分子動力學的方法，研究過渡金屬化合物形成原子層厚度的二維結構以及實現室溫磁性的可能性途徑，主要內容包括：(1)通過研究具有室溫磁性的過渡金屬化合物塊體材料向原子層厚度的二維材料轉化的可能性及途徑，分析其轉化的物理機制，預言其實驗實現的可行路線；(2)研究不同成分的原子層厚度的二維材料的磁性結構和電子結構，分析維度變化對其磁、電等性質的影響，揭示其變化的物理機制；(3)探討外界條件（如門電壓）對其磁性的調控，預言調製室溫磁性的可行路徑。通過本項目的研究，力爭為實驗上製備原子層厚度的室溫二維磁性材料提供理論指導和可行方法。
結題摘要
項目按計畫執行。本項目研究的主要目標是擬採用第一性原理和分子動力學的方法，研究過渡金屬化合物形成原子層厚度的二維結構以及實現室溫磁性的可能性途徑，主要研究進展包括：（1）原子層厚度過渡金屬氮化物的高溫鐵磁性和半金屬性的研究：通過第一性原理計算，我們發現實驗上剛剛合成的MoN2單層就是這樣的一種材料，它具有鐵磁性並且居里溫度接近420K，這比其他二維磁性材料的居里溫度都要高很多。所以，研究表明過渡金屬氮化物有望套用於電子自旋電子器件中。（2）通過超鹵族修飾二維類石墨烯g-C3N4使其具有半金屬鐵磁性。(3) 利用第一性原理研究了3d過渡金屬吸附的二維半導體材料SnS的電磁特性及其磁性增強的方法。(4) 通過構造多元合金化合物的方法來增強磁性半導體體系中的鐵磁交換作用，從而獲得具有突破室溫的居里溫度的本徵鐵磁半導體材料。（5）原子層厚度的二維材料SnS作為Li離子電池電極的研究。（6）低維鐵電材料對石墨烯能隙的影響：我們構建了OH-BNSL/石墨烯的複合結構，計算結果表明通過鐵電襯底我們產生了兩個態，一個是金屬的Dirac粒子態，一個是不導通的絕緣態。相比於傳統的打開能隙機制，我們的研究提供了一個完全的新機制。在項目執行期間，在Nano.Lett., J.Am.Chem.Soc, Nanomaterials 等雜誌上發表SCI論文9篇，在讀研究生4名，已畢業3名。
