简介：本文运用基于密度泛函理论的CASTEP软件,研究了Mn掺杂单层MoS2体系的晶体结构、电子结构和光学性质,并系统研究了剪切应变对(Mo,Mn)S2体系电子结构和光学性质的调控规律.结果表明,Mn掺杂MoS2形成的替代缺陷中,MnMo缺陷的形成能最小.MnMo缺陷的引入降低了MoS2的禁带宽度,提高了掺杂体系对可见光区和红外光区光子的吸收能力.由于MnMo诱导的杂质能级的出现,掺杂体系光学吸收谱的吸收边落在红外光区;当施加剪切应变后,掺杂体系的禁带宽度发生变化,从而影响了掺杂体系的光学性质.不同剪切应变下掺杂体系的禁带宽度与晶场劈裂能的大小有关,-4%剪切应变下,Mn原子周围6个S原子形成的三棱柱晶场对Mn-3d电子的作用较小,此时掺杂体系的禁带宽度为0.42 eV,价带顶电子跃迁到导带底对所需要吸收光子的能量最小;-4%剪切应变体系对红外光区光子的吸收能力提升最好,吸收幅度最大;剪切应变的施加,对掺杂体系的复介电函数和反射系数均有影响,施加负剪切应变,有利于掺杂体系复介电函数在低能光区数值的提升,提高掺杂体系中价电子的跃迁概率和光生电子空穴对的分离概率,使掺杂体系的光催化性能得到很大的改善;此外,掺杂体系的光学性质也与MnMo缺陷的掺杂浓度有关,-4%剪切应变下,均匀掺杂4个MnMo的体系在可见光区和红外光区的光学吸收幅度最大,此时对应的MnMo掺杂摩尔分数为5.3%.本文的研究结果可为MoS2在光学领域的应用提供一种新途径.展开
