1. 研究目的与意义（文献综述）

2004年，曼切斯特大学（university of manchester）的geim 小组成功分离出单原子层的石墨材料-石墨烯(graphene)，从而提出了二维材料的概念。在之后的十几年，科学家在追逐石墨烯的同时，一大批石墨烯之外的二维材料也被相继开发出来，过渡金属二硫族化合物（tmd）是二维材料家族的一大重要分支。

纳米材料具有较大的表面积/体积比和量子效应，因此，具有不同于体材料的优异性能。石墨烯作为一种比较成功的二维材料，其优异的电子结构、电传导性和较大的强度吸引了广大研究者们的注意。但是石墨烯的零带隙这一缺陷严重限制了它在某些领域中的应用。近年来，由于过渡金属硫化物材料（如mos2、mose2、ws2、wse2、nbs2等）具有半导体或超导性质，且在纳米级光电子学等领域广泛应用，因而引起了广大研究者们的兴趣。过渡金属硫化物二维材料不仅可以应用于电子学领域、能源技术领域、先进工程材料领域，而且还可以广泛地应用于自旋电子学领域。

二维过渡金属硫化物的化学式是mx2，m是指过渡金属元素（例如钼、钨、铌、铼、钛），x是指硫族元素（例如：硫、硒、碲）。通常，单层过渡金属硫化物呈现一种x-m-x的三明治结构。许多二维过渡金属硫化物的能带间隙在1-2ev范围内，随着层数的减少，能带间隙增加。一些二维过渡金属硫化物，例如钼和钨构成的硫族化合物，当材料为多层结构时，能带是间接带隙，当材料剥离成单层时，能带结构转变成了直接带隙。单层的二维过渡金属硫化物拥有直接带隙能带结构，可以提高光发射效率，为制备高性能光电器件带来了契机。块状二硫化钼的能带间隙是1.2ev，通过光致发光作用，三层、双层、单层的二硫化钼能带间隙分别增加到1.35、1.65、1.8ev。由于载流子在2d平面的量子限制效应，其他类型的二维过渡金属硫化物（例如：wse2、mose2、ws2、rese2）的能带宽度也会随着层数的减少而增加。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：tmd因其具有可调的本征带隙、高载流子迁移率、与光场很强的相互作用、内禀较强的自旋轨道耦合作用以及谷自由度等特性，在电学、光学、自旋电子学等器件领域具有巨大的应用前景。然而，由于测量困难，其一些基本物理参数，如介电常数，尚未得到详细的研究。因此，研究tmd的介电常数具有重要意义。本项工作从理论计算出发，从量子力学密度泛函理论出发，通过第一性原理来计算不同tmd二维材料的复折射率。
目标：

1、了解密度泛函理论与第一性原理，了解麦克斯韦方程。

2、运用软件materials studio建立tmd二维材料的晶体模型，计算它们的能带结构，与实验相对比，对结果进行合理的分析。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告。
第4－8周：了解密度泛函理论，学习使用Materials Studio软件。
第9－13周：使用椭偏仪测量二维材料的复折射率，对结果进行理论分析。
第14－15周：完成并修改毕业论文。
第16周:：准备论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

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