扶手椅型二硫化钼纳米带的电子结构与边缘修饰

杨志雄 杨金新 刘琦 谢禹鑫 熊翔 欧阳方平

引用本文: 杨志雄, 杨金新, 刘琦, 谢禹鑫, 熊翔, 欧阳方平. 扶手椅型二硫化钼纳米带的电子结构与边缘修饰[J]. 物理化学学报, 2013, 29(08): 1648-1654. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305211 shu
Citation:  YANG Zhi-Xiong, YANG Jin-Xin, LIU Qi, XIE Yu-Xing, XIONG Xiang, OUYANG Fang-Ping. Electronic Structure and Edge Modification of Armchair MoS2 Nanoribbons[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(08): 1648-1654. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305211 shu

扶手椅型二硫化钼纳米带的电子结构与边缘修饰

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51272291) (51272291)

    湖南省自然科学基金(11JJ4001) (11JJ4001)

    中国博士后科学基金(2012M511399) (2012M511399)

    湖南省科技计划( 2012RS4009) ( 2012RS4009)

    中南大学博士后科学基金(201202025)资助项目 (201202025)

摘要:

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了扶手椅型二硫化钼纳米带的几何构型与电子结构, 发现其稳定性与电子性质敏感地依赖于边缘修饰. 随着边缘修饰的H原子数增加, 纳米带变得更加稳定, 并在间接带隙半导体、半金属和直接带隙半导体之间转变. 纳米带的能带结构和电子态密度显示, 其费米能级附近的能带主要由边缘态贡献. 当二硫化钼纳米带两边用不同数目的H原子修饰时, 纳米带同时具有由这两种修饰引起的边缘态并且两种边缘态的相互影响很小. 研究了三类纳米带带隙与宽度的关系, 对于每个原胞修饰0个或8个H原子的纳米带, 带隙随宽度以3为周期振荡变化; 而对于每个原胞修饰4个H原子的纳米带, 带隙振荡不再具有周期并且振荡幅度变小.

English

    1. [1]

      (1) Alexiev, V.; Prins, R.;Weber, T. Physical Chemistry Chemical Physics 2000, 2 (8), 1815. doi: 10.1039/a909293e

      (1) Alexiev, V.; Prins, R.;Weber, T. Physical Chemistry Chemical Physics 2000, 2 (8), 1815. doi: 10.1039/a909293e

    2. [2]

      (2) Tenne, R.; Redlich, M. Chem. Soc. Rev. 2010, 39 (5), 1423. doi: 10.1039/b901466g(2) Tenne, R.; Redlich, M. Chem. Soc. Rev. 2010, 39 (5), 1423. doi: 10.1039/b901466g

    3. [3]

      (3) Feldman, Y.; Frey, G. L.; Homyonfer, M.; Lyakhovitskaya, V.;Margulis, L.; Cohen, H.; Hodes, G.; Hutchison, J. L.; Tenne, R.J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (23), 5362. doi: 10.1021/ja9602408(3) Feldman, Y.; Frey, G. L.; Homyonfer, M.; Lyakhovitskaya, V.;Margulis, L.; Cohen, H.; Hodes, G.; Hutchison, J. L.; Tenne, R.J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (23), 5362. doi: 10.1021/ja9602408

    4. [4]

      (4) Hershfinkel, M.; Gheber, L. A.; Volterra, V.; Hutchison, J. L.;Margulis, L.; Tenne, R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (5), 1914.doi: 10.1021/ja00084a035(4) Hershfinkel, M.; Gheber, L. A.; Volterra, V.; Hutchison, J. L.;Margulis, L.; Tenne, R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (5), 1914.doi: 10.1021/ja00084a035

    5. [5]

      (5) Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.;Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Gri rieva, I. V.; Firsov, A. A.Science 2004, 306 (5696), 666. doi: 10.1126/science.1102896(5) Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.;Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Gri rieva, I. V.; Firsov, A. A.Science 2004, 306 (5696), 666. doi: 10.1126/science.1102896

    6. [6]

      (6) Castellanos- mez, A.; Barkelid, M.; ossens, A. M.; Calado,V. E.; van der Zant, H. S.; Steele, G. A. Nano Lett. 2012, 12 (6),3187. doi: 10.1021/nl301164v(6) Castellanos- mez, A.; Barkelid, M.; ossens, A. M.; Calado,V. E.; van der Zant, H. S.; Steele, G. A. Nano Lett. 2012, 12 (6),3187. doi: 10.1021/nl301164v

    7. [7]

      (7) Rao, C. N. R.; Nag, A. Eur. J. Inorg. Chem. 2010, 2010 (27),4244.(7) Rao, C. N. R.; Nag, A. Eur. J. Inorg. Chem. 2010, 2010 (27),4244.

    8. [8]

      (8) Mak, K. F.; Lee, C.; Hone, J.; Shan, J.; Heinz, T. F. Phys. Rev. Lett. 2010, 105 (13), 136805. doi: 10.1103/PhysRevLett.105.136805(8) Mak, K. F.; Lee, C.; Hone, J.; Shan, J.; Heinz, T. F. Phys. Rev. Lett. 2010, 105 (13), 136805. doi: 10.1103/PhysRevLett.105.136805

    9. [9]

      (9) Kumar, A.; Ahluwalia, P. K. Eur. Phys. J. B 2012, 85 (6), 186.doi: 10.1140/epjb/e2012-30070-x(9) Kumar, A.; Ahluwalia, P. K. Eur. Phys. J. B 2012, 85 (6), 186.doi: 10.1140/epjb/e2012-30070-x

    10. [10]

      (10) Yun,W. S.; Han, S.W.; Hong, S. C.; Kim, I. G.; Lee, J. D. Phys. Rev. B 2012, 85, 033305. doi: 10.1103/PhysRevB.85.033305(10) Yun,W. S.; Han, S.W.; Hong, S. C.; Kim, I. G.; Lee, J. D. Phys. Rev. B 2012, 85, 033305. doi: 10.1103/PhysRevB.85.033305

    11. [11]

      (11) Radisavljevic, B.; Whitwick, M. B.; Kis, A. ACS Nano 2011, 5 (12), 9934. doi: 10.1021/nn203715c(11) Radisavljevic, B.; Whitwick, M. B.; Kis, A. ACS Nano 2011, 5 (12), 9934. doi: 10.1021/nn203715c

    12. [12]

      (12) Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis,A. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (3), 147. doi: 10.1038/nnano.2010.279(12) Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis,A. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (3), 147. doi: 10.1038/nnano.2010.279

    13. [13]

      (13) Chang, K.; Chen,W.; Ma, L.; Li, H.; Li, H.; Huang, F.; Xu, Z.;Zhang, Q.; Lee, J. Y. J. Mater. Chem. 2011, 21 (17), 6251. doi: 10.1039/c1jm10174a(13) Chang, K.; Chen,W.; Ma, L.; Li, H.; Li, H.; Huang, F.; Xu, Z.;Zhang, Q.; Lee, J. Y. J. Mater. Chem. 2011, 21 (17), 6251. doi: 10.1039/c1jm10174a

    14. [14]

      (14) Chang, K.; Chen,W. J. Mater. Chem. 2011, 21 (43), 17175. doi: 10.1039/c1jm12942b(14) Chang, K.; Chen,W. J. Mater. Chem. 2011, 21 (43), 17175. doi: 10.1039/c1jm12942b

    15. [15]

      (15) Zeng, Z.; Yin, Z.; Huang, X.; Li, H.; He, Q.; Lu, G.; Boey, F.;Zhang, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50 (47), 11093. doi: 10.1002/anie.v50.47(15) Zeng, Z.; Yin, Z.; Huang, X.; Li, H.; He, Q.; Lu, G.; Boey, F.;Zhang, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50 (47), 11093. doi: 10.1002/anie.v50.47

    16. [16]

      (16) Yin, Z.; Li, H.; Li, H.; Jiang, L.; Shi, Y.; Sun, Y.; Lu, G.; Zhang,Q.; Chen, X.; Zhang, H. ACS Nano 2011, 6 (1), 74.(16) Yin, Z.; Li, H.; Li, H.; Jiang, L.; Shi, Y.; Sun, Y.; Lu, G.; Zhang,Q.; Chen, X.; Zhang, H. ACS Nano 2011, 6 (1), 74.

    17. [17]

      (17) Wu, M.;Wang, Y.; Lin, X.; Yu, N.;Wang, L.; Hagfeldt, A.; Ma,T. Physical Chemistry Chemical Physics 2011, 13 (43), 19298.doi: 10.1039/c1cp22819f(17) Wu, M.;Wang, Y.; Lin, X.; Yu, N.;Wang, L.; Hagfeldt, A.; Ma,T. Physical Chemistry Chemical Physics 2011, 13 (43), 19298.doi: 10.1039/c1cp22819f

    18. [18]

      (18) Yang, S. Q.; Li, D. X.; Zhang, T. R.; Tao, Z. L.; Chen, J. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (1), 1307. doi: 10.1021/jp2097026(18) Yang, S. Q.; Li, D. X.; Zhang, T. R.; Tao, Z. L.; Chen, J. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (1), 1307. doi: 10.1021/jp2097026

    19. [19]

      (19) Dolui, K.; Das Pemmaraju, C.; Sanvito, S. ACS Nano 2012, 6 (6), 4823. doi: 10.1021/nn301505x(19) Dolui, K.; Das Pemmaraju, C.; Sanvito, S. ACS Nano 2012, 6 (6), 4823. doi: 10.1021/nn301505x

    20. [20]

      (20) Ataca, C.; Sahin, H.; Akturk, E.; Ciraci, S. J. Phys. Chem. C2011, 115 (10), 3934. doi: 10.1021/jp1115146(20) Ataca, C.; Sahin, H.; Akturk, E.; Ciraci, S. J. Phys. Chem. C2011, 115 (10), 3934. doi: 10.1021/jp1115146

    21. [21]

      (21) Yue, Q.; Chang, S.; Kang, J.; Zhang, X.; Shao, Z.; Qin, S.; Li, J.J. Phys. Condes. Matter 2012, 24 (33), 335501. doi: 10.1088/0953-8984/24/33/335501(21) Yue, Q.; Chang, S.; Kang, J.; Zhang, X.; Shao, Z.; Qin, S.; Li, J.J. Phys. Condes. Matter 2012, 24 (33), 335501. doi: 10.1088/0953-8984/24/33/335501

    22. [22]

      (22) Erdogan, E.; Popov, I. H.; Enyashin, A. N.; Seifert, G. Eur. Phys. J. B 2012, 85 (1), 33. doi: 10.1140/epjb/e2011-20456-7(22) Erdogan, E.; Popov, I. H.; Enyashin, A. N.; Seifert, G. Eur. Phys. J. B 2012, 85 (1), 33. doi: 10.1140/epjb/e2011-20456-7

    23. [23]

      (23) Shidpour, R.; Manteghian, M. Nanoscale 2010, 2 (8), 1429. doi: 10.1039/b9nr00368a(23) Shidpour, R.; Manteghian, M. Nanoscale 2010, 2 (8), 1429. doi: 10.1039/b9nr00368a

    24. [24]

      (24) Pan, H.; Zhang, Y.W. J. Mater. Chem. 2012, 22 (15), 7280. doi: 10.1039/c2jm15906f(24) Pan, H.; Zhang, Y.W. J. Mater. Chem. 2012, 22 (15), 7280. doi: 10.1039/c2jm15906f

    25. [25]

      (25) Li, Y. F.; Zhou, Z.; Zhang, S. B.; Chen, Z. F. J. Am. Chem. Soc.2008, 130 (49), 16739. doi: 10.1021/ja805545x(25) Li, Y. F.; Zhou, Z.; Zhang, S. B.; Chen, Z. F. J. Am. Chem. Soc.2008, 130 (49), 16739. doi: 10.1021/ja805545x

    26. [26]

      (26) Wen, X. D.; Zeng, T.; Teng, B. T.; Zhang, F. Q.; Li, Y.W.;Wang, H. G.; Jiao, H. J. J. Mol. Catal. A-Chem. 2006, 249 (1-2), 191. doi: 10.1016/j.molcata.2006.01.018(26) Wen, X. D.; Zeng, T.; Teng, B. T.; Zhang, F. Q.; Li, Y.W.;Wang, H. G.; Jiao, H. J. J. Mol. Catal. A-Chem. 2006, 249 (1-2), 191. doi: 10.1016/j.molcata.2006.01.018

    27. [27]

      (27) Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77 (18), 3865. doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865(27) Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77 (18), 3865. doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865

    28. [28]

      (28) Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78 (7), 1396.(28) Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78 (7), 1396.

    29. [29]

      (29) Troullier, N.; Martins, J. Solid State Commun. 1990, 74 (7), 613.doi: 10.1016/0038-1098(90)90686-6(29) Troullier, N.; Martins, J. Solid State Commun. 1990, 74 (7), 613.doi: 10.1016/0038-1098(90)90686-6

    30. [30]

      (30) Wu, M. S.; Xu, B.; Liu, G.; Ouyang, C. Y. Acta Phys. Sin. 2012,61, 227102. [吴木生, 徐波, 刘刚, 欧阳楚英. 物理学报,2012, 61, 227102.] doi: 10.7498/aps.61.227102(30) Wu, M. S.; Xu, B.; Liu, G.; Ouyang, C. Y. Acta Phys. Sin. 2012,61, 227102. [吴木生, 徐波, 刘刚, 欧阳楚英. 物理学报,2012, 61, 227102.] doi: 10.7498/aps.61.227102

    31. [31]

      (31) Oviedo-Roa, R.; Martinez-Magadan, J. M.; Illas, F. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (15), 7951. doi: 10.1021/jp052299j(31) Oviedo-Roa, R.; Martinez-Magadan, J. M.; Illas, F. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (15), 7951. doi: 10.1021/jp052299j

    32. [32]

      (32) Ouyang, F. P.; Xu, H.;Wei, C. Acta Phys. Sin. 2008, 57, 1073.[欧阳方平, 徐慧, 魏辰. 物理学报, 2008, 57, 1073.](32) Ouyang, F. P.; Xu, H.;Wei, C. Acta Phys. Sin. 2008, 57, 1073.[欧阳方平, 徐慧, 魏辰. 物理学报, 2008, 57, 1073.]

    33. [33]

      (33) Chiu, C. H.; Chu, C. S. Phys. Rev. B 2012, 85 (15), 155444. doi: 10.1103/PhysRevB.85.155444(33) Chiu, C. H.; Chu, C. S. Phys. Rev. B 2012, 85 (15), 155444. doi: 10.1103/PhysRevB.85.155444

    34. [34]

      (34) Enoki, T. Epj. Web. Conf. 2012, 23, 00017. doi: 10.1051/epjconf/20122300017(34) Enoki, T. Epj. Web. Conf. 2012, 23, 00017. doi: 10.1051/epjconf/20122300017

    35. [35]

      (35) Barone, V.; Hod, O.; Scuseria, G. E. Nano Lett. 2006, 6 (12),2748. doi: 10.1021/nl0617033

      (35) Barone, V.; Hod, O.; Scuseria, G. E. Nano Lett. 2006, 6 (12),2748. doi: 10.1021/nl0617033

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1302
  • 文章访问数:  1111
  • HTML全文浏览量:  13
文章相关
  • 发布日期:  2013-07-09
  • 收稿日期:  2013-01-02
  • 网络出版日期:  2013-05-21
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章