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金衬底调控单层二硫化钼电子性能的第一性原理研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O561.2[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]国防科学技术大学、高性能计算国家重点实验室,长沙410072, [2]国防科学技术大学计算机学院,长沙410072, [3]湘潭大学物理与光电工程学院,湘潭411005
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(批准号:61332003)资助的课题~~
中文摘要:

基于密度泛函的第一性原理研究了金衬底对单层二硫化钼电子性能的调控作用.从结合能、能带结构、电子态密度和差分电荷密度四个方面进行了深入研究.结合能计算确定了硫原子层在界面的排布方式,并指出这种吸附结构并不稳定.能带结构分析证实了金衬底与单层二硫化钼形成肖特基接触,并出现钉扎效应.电子态密度分析表明金衬底并没有影响硫原子和钼原子之间的共价键,而是通过调控单层二硫化钼的电子态密度增加其导电率.差分电荷密度分析表明单层二硫化钼的导电通道可能在界面处产生.研究结果可对单层二硫化钼晶体管的建模和实验制备提供指导.

英文摘要:

Using first principles calculations within density functional theory,we investigate the electronic property of a singlelayer MoS2 adsorbed on Au.All the quantities are calculated using the Vienna ab initio simulation package.Calculations are performed using the projector augmented wave method with the Perdew-Burke-Ernzerhof functional and a kinetic energy cutoff of 400 eV.The atomic plane and its neighboring image are separated by a 15 A vacuum layer.The k-meshes for the structure relaxation and post analysis are 9×9×1 and 19 × 19 × 1,respectively.The spin-orbit coupling is considered in the calculation.The research includes the binding energy,the band structure,density of states(DOS) and electric charge difference density.Three contact modes between MoS2(0001) and Au(111) are considered.When the atom S layer and the atom Au layer on the contacting interface have the same structure,the minimum binding energy and distance between MoS2(0001) and Au(111) are 2.2 eV and 2.5 A respectively.The minimum binding energy confirms that the absorption is unstable.The band structure demonstrates that the MoS2-AU contact nature is of the Schottkybarrier type,and the barrier height is 0.6 eV which is bigger than MoS2-SC contact.By comparison with other metal contacts such as Ru(0001),Pd(111) and Ir(111),the dependence of the barrier height on the work function difference exhibits a Fermi-level pinning.But the MoS2 is so thin that the Fermi-level pinning must be very small.Maybe there is a metal induced gap state.DOS points out that the Au substrate has no influence on the covalent bond between Mo and S.The influence of the Au substrate is that it shifts the DOS of monolayer MoS2 left on the axis.The change of DOS results in the increases of electron concentration and electric conductivity.Other calculation points out that Ti substrate can excite more electrons.Electric charge density difference demonstrates that there are a few electric charges that transfer on the contact interface.The condu

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876