范德瓦爾斯異質結的生長與功能化的多尺度理論研究

《范德瓦爾斯異質結的生長與功能化的多尺度理論研究》是依託中國科學技術大學,由陳偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:范德瓦爾斯異質結的生長與功能化的多尺度理論研究
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:陳偉
  • 依託單位:中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,

中文摘要

范德瓦爾斯異質結在研究基本物理現象和解決各種實際問題上具有巨大的潛力。目前,實驗上如何低成本地製備大面積、高質量的異質結,並實現不同類型二維材料的堆砌和結構參數的控制,以及理解異質結的物性如何決定於其組分和結構,亟需在相關理論研究上有大的突破。本項目擬採用基於第一性原理的多尺度模擬方法,研究的具體內容包括:1、闡明範德瓦爾斯異質結在金屬基底上的生長機制,從而最佳化生長的實驗條件;2、探討二維材料層在異質結生長中的取向,進而設計出合適的基底對其進行調控;3、計算異質結的能帶結構和層間的電荷轉移,並探討這些物性與異質結的組分和結構的關聯性。本課題的成功進展將為大面積生長范德瓦爾斯異質結及其功能化的推廣提供具有指導意義的新思路與理論依據。

結題摘要

二維材料以及其形成的范德瓦爾斯異質結結構近年來受到了極大的關注,主要原因是它表現出來的奇特的物理現象和廣泛的套用前景。我們通過密度泛函理論方法,對二維材料及其異質結的結構和物性的很多方面進行了深入的研究。我們發現石墨烯和二硫化鉬的面內異質結在界面有很多局域載流子,這極大地影響了這種異質結的電子性質的可調控性。同時我們還提出用這樣的異質結結構產生自旋極化電流。我們還研究了二維鐵基超導材料FeSe和夾層材料堆砌起來形成的超導體。我們確定了在夾層材料中鐵元素對於超導性質的重要性,並提出新的可能有更高超導轉變問題的體系。我們研究了二維材料在金屬襯底上形成的界面的受限催化問題,並提出石墨烯-鎳體系會是一個很好的水分解反應的催化劑。我們還對多孔二維材料紅磷進行了計算設計研究。我們發現這些多孔結構比單層黑磷具有更高的穩定性,有望為下一代DNA測序平台建設提供新的材料選擇。最後,我們還研究了錫烯在基於Bi2Te3的不同沉底上的生長機制。我們發現錫烯的生長遵循部分層-部分層的模式,且在Bi2Te3襯底上存在兩種能量幾乎簡併的吸附相,從而導致在生長過程中容易形成晶界。進一步理論計算表明,錫烯在襯底上表現出明顯的Rashba效應,在加電場或者加壓的情況下可能會表現出有趣的拓撲特性。

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