[发明专利]一种基于晶格结构不对称的双层二硫化钼能隙调控方法

说明书

本发明涉及双层二硫化钼能隙调控技术，具体是一种基于晶格结构不对称的双层二硫化钼能隙调控方法，主要用于二硫化钼电子器件制造领域。本发明利用晶格结构的非对称性，通过旋转双层二硫化钼产生一定角度的不对称性实现能隙的快速、精确调控，为实现特定功能器件的制造奠定了基础。本发明为无损调控方法，不会破坏和掺杂二硫化钼，仅通过物理旋转实现二硫化钼能隙的精确调控。

技术领域

本发明涉及二维层状二硫化钼能隙调控技术，具体是一种基于晶格结构不对称的双层二硫化钼能隙调控方法，主要用于二硫化钼电子器件制造领域。

背景技术

自石墨烯发现以来，在国际上就引发了一轮二维功能材料的研究热潮。随着对石墨烯的深入研究，许多类石墨烯二维材料相继被发现。二维层状二硫化钼是一种新型的二维层状化合物，由单层或少层二硫化钼构成，其结构和性能与石墨烯类似。与石墨烯一样，二硫化钼具有优异的电学、物理和机械性能，广泛应用于FET、光电器件、储能、复合材料等领域。本征石墨烯没有能隙，极大限制了它在电子器件方面的应用。而本征二硫化钼就是半导体，因此在电子器件领域与石墨烯相比更具发展前景。

虽然，二硫化钼本身具有能隙，能实现FET的打开与关闭，但如何精确地实现能隙大小的调控，以满足现实功能器件的需求仍需进一步研究。

发明内容

针对现有技术的上述不足之处，本发明的目的是提供一种双层二硫化钼能隙无损调控方法，通过旋转利用双层二硫化钼晶格的非对称性实现能隙的快速、精确调控，为实现特定功能器件的制造奠定了基础。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于晶格结构不对称的双层二硫化钼能隙调控方法，包括以下步骤：

将双层二硫化钼的一层固定，另一层旋转角度θ；

根据KS方程计算旋转角度θ下的波函数

根据波函数计算得到角度θ下的电子密度n_θ(r)；

根据电子密度n_θ(r)和能量泛函，计算不同旋转角度θ下的能带结构；

根据不同旋转角度的能带结构，计算能隙大小。

所述旋转角度0°≤θ≤60°(二硫化钼是以60°为周期的晶格结构)。

所述KS方程为：

其中，V_eff(r)为有效势，它可以定义为V_eff(r)＝V_ext(r)+V_H(r)+V_XC(r)，其中分别为外势、Hartree 势和交换相关势。

所述电子密度n_θ(r)为：

其中，为波函数。

所述能量泛函为：

其中，T(n)是动能，n(r)为电子密度，E_XC[n]是交换能，V_XC(r)为外势能。

本发明具有以下特点：

1.本发明利用晶格结构的非对称性，通过旋转双层二硫化钼产生一定角度的不对称性，利用密度泛函理论计算不同旋转角度θ下能隙大小，发现双层二硫化钼能隙随θ的增大而减小，可实现能隙的调控；

2.本发明运用物理旋转方式可对双层二硫化钼实现精确地能隙大小调控，该方法为无损调控，不会破坏和掺杂二硫化钼。

附图说明