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二硫化钼和二硒化钼团簇的计算及相应薄膜制备

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 团簇科学简介

第2章 团簇的理论研究方法

2.1 密度泛函理论

2.2 基组的选择和团簇的结构优化

2.3 遗传算法

3.1 计算方法

3.2 二硫化钼团簇计算结果和讨论

3.2.1 二硫化钼团簇(n=1-6)概述

3.2.2 几何结构

3.2.3 (MoS2)n团簇的态密度

3.2.4 (MoS2)n团簇的前线分子轨道

3.3 二硒化钼团簇的计算

3.3.1 二硒化钼团簇概述

3.3.2 二硒化钼团簇的几何结构

第4章 二维MoS2和MoSe2制备

4.1 二维MoS2和MoSe2介绍

4.2 二维MoS2和MoSe2制备方法

4.2.1 机械剥离法

4.2.2 化学气相沉积法

4.3 二维MoS2和MoSe2表征

4.3.1 二维二硫化钼的表征

4.3.2 二维二硒化钼的表征

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及成果

致谢

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摘要

相对于块体材料,二硫化钼(MoS2)n和二硒化钼(MoSe2)n团簇的原子数目较少,但能获得确定的分子模型,从而可以帮助理解二硫化钼和二硒化钼复杂的表面结构和反应过程。为了探索二硫化钼和二硒化钼团簇更多的性质,采用基于密度泛函理论(DFT)的B3LYP和PW91两种泛函分别对(MoS2)n团簇(n=1-6)和部分二硒化钼团簇进行了研究。经过全局优化得到了二硫化钼和部分二硒化钼团簇的稳定构型。在(MoS2)n团簇(n=1-6)中,发现S原子占据在以Mo3组成的三角形平面上的结构非常稳定。以这个结构为单元构成了(MoS2)nn=3-6的基态结构。而这些基态结构可以被看成是单层二硫化钼1T相的一部分。二硫化钼的1T相拥有独特的反应活性和导电性,所以对1T型结构的研究也是十分有意义的。此外,通过对二硫化钼团簇磁矩的计算,发现尺寸较小的(MoS2)n团簇(n=1-2)是有磁性的。还详细讨论了二硫化钼团簇的态密度(DOS)和前线分子轨道(FMOs),研究发现在费米能级附近,电子对FMOs的贡献主要来源于Mo原子和S原子,然而在高能级区域,电子对FMOs的贡献主要来源于Mo原子。对于二硒化钼团簇,发现它与二硫化钼团簇的成键方式是有区别的,二硒化钼团簇以Se-Se连在一起的成键方式更稳定,而二硫化钼则不同,二硫化钼团簇S-S不易成键,反而S-Mo更容易成键。此外,在实验上,利用化学气相沉积法制备了高晶体质量的单层二硫化钼和二硒化钼薄膜,并对其形貌、结构以及光学性质进行了表征。

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