【摘 要】
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层状过渡金属硫化物(TMDCs)因具有优异的力学和电学性质而被广范应用于光电子器件与能源技术领域。不同于二硫化钼(MoS2)和二硒化钼(MoSe2),硫硒化钼(MoSSe)层状结构打破了面外的对称性,表现出了更加独特的力学、电磁学和力电耦合性质。文献调研发现目前关于MoSSe结构电子及力电耦合性能的研究尚不全面。为了进一步促进MoSSe结构在微纳米电子电器件中的应用,本文围绕该层状结构,采用第一性
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层状过渡金属硫化物(TMDCs)因具有优异的力学和电学性质而被广范应用于光电子器件与能源技术领域。不同于二硫化钼(MoS2)和二硒化钼(MoSe2),硫硒化钼(MoSSe)层状结构打破了面外的对称性,表现出了更加独特的力学、电磁学和力电耦合性质。文献调研发现目前关于MoSSe结构电子及力电耦合性能的研究尚不全面。为了进一步促进MoSSe结构在微纳米电子电器件中的应用,本文围绕该层状结构,采用第一性原理计算方法研究其力学、电子、挠曲电及力-扩散耦合性质,主要内容如下:(1)根据完美单胞结构信息构造硫硒化钼纳米带(MoSSe NRs)原子模型并进行优化,计算了纳米带结构的边缘能、边缘应力和边缘模量等边缘弹性常数。结果表明MoSSe NRs边缘能随结构宽度增加基本保持不变,而边缘应力和残余应变随结构宽度增加逐渐减小。(2)通过对扶手椅型MoSSe纳米带结构(a MoSSe NRs)施加弯曲变形使结构中产生应变梯度,优化并计算结构的电极化值。通过挠曲电定义,根据公式拟合得到a MoSSe NRs的挠曲电系数并与扶手椅型二硫化钼纳米带(a MoS2NRs)和扶手椅型碲硫化钼纳米带(a MoSTe NRs)进行了对比;同时计算了静电势差值研究电极化值产生的内在根源。结果表明三种材料的挠曲电系数随纳米带宽度增加而变大,自发弯曲变形导致的挠曲电效应弱于相反方向弯曲激发的挠曲电效应,静电势差值大小与电极化值变化趋势一致。(3)本文进一步建立MoSSe超胞结构并计算其力-扩散耦合性质,通过对MoSSe结构施加弯曲变形,优化受弯原子构型,研究锂离子在弯曲结构中的最低能量路径及扩散势能垒,并与未受载荷时的结果进行对比。结果表明弯曲构型与平面构型的势能垒有着明显差别。
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