[发明专利]层结构非对称的MXene及其衍生的异质结

权利要求书

1.一种层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于，去掉具有层结构对称性的MXene的顶或底钝化官能团中的一层，形成层结构非对称的MXene，称为aMXene，aMXene非钝化一侧为暴露的金属原子层，aMXene暴露的金属原子层采用二维材料单层过渡金属二硫族化物mTMDC来钝化；

所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法的步骤如下：

(1)设定氧为钝化官能团T的代表，吸附在金属碳化物M-C-M的一侧，构建aMXene，即T-M-C-M；依据M-C-M和mTMDC晶格结构匹配的原则，选择不同的mTMDC与T-M-C-M的暴露金属原子一侧结合成键，构建若干界面模型的aMXene/mTMDC的异质结；

(2)在考虑自旋极化基础上，采用PBE方法优化T-M-C-M各种结构，找到能量最低的构型为最稳定的结构；采用PBE方法优化不同界面模型的aMXene/mTMDC异质结，计算得到总 能，将同一异质结组合中，总能最低的界面模型对应的异质结作为结构最稳定的aMXene/mTMDC异质结；

(3)在确定出同一异质结组合中结构最稳定的aMXene/ mTMDC异质结之后，在考虑自旋极化基础上，采用HSE06方法计算结构稳定的aMXene/mTMDC的电子结构，包括能带、态密度、偶极矩；采用HSE06方法计算aMXene/mTMDC异质结的电子特征参数，包括结合能、界面间距、电荷转移及原子磁矩、功函数、能带结构、偶极矩、异质结面平均静电势；

(4)对步骤(3)得到的异质结的结合能、界面间距、电荷转移及原子磁矩、功函数、能带结构、偶极矩、异质结面平均静电势进行分析，筛选出满足设定应用需求的aMXene/ mTMDC异质结。

2.根据权利要求1所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于所述aMXene的偶极矩强度为。

3.根据权利要求1所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于所述aMXene含一种或多种过渡金属元素。

4.根据权利要求3所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于所述过渡金属元素选自Sc、 Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Au、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、La 或Ce。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于所述 aMXene钝化一侧的官能团含一种或多种V、VI、VII主族元素。

6.根据权利要求5所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于所述官能团含NH、NH2、O、OH、S、SH、F、Cl中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于所述aMXene暴露的金属原子层采用具有半导体或金属特性的二维材料单层过渡金属二硫族化物mTMDC来钝化。

8.根据权利要求7所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于用于钝化 aMXene暴露的金属原子层的具有半导体或金属特性的二维材料单层过渡金属二硫族化物mTMDC的端面为非金属原子。

9.根据权利要求7所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于aMXene与二维材料单层过渡金属二硫族化物mTMDC之间的相互作用为比范德华键强的化学键。

10.根据权利要求7所述层结构非对称MXene衍生的异质结设计方法，其特征在于所述aMXene与二维材料单层过渡金属二硫族化物mTMDC异层界面间的电位差为1～4V。