过渡金属掺杂单层MoS2的第一性原理计算
二维MoS2和MnO磁学性质的第一性原理研究的开题报告
二维MoS2和MnO磁学性质的第一性原理研究的开
题报告
研究背景：
随着纳米技术的发展，二维材料逐渐成为热门研究领域。
其中，二
维过渡族金属硫属化物MoS2以其独特的光电特性和优异的电子传输性能受到了广泛的关注。
同时，单个的过渡金属氧化物MnO也具有较强的磁性，可以在磁性存储器等领域得到应用。
因此，研究二维MoS2和MnO
的磁学性质，可以为其在磁性材料方面的应用提供理论基础。
研究目的：
本研究旨在通过第一性原理方法研究单层MoS2和MnO的磁学性质。
具体目标包括研究MoS2的磁性相变特性以及MnO的磁矩大小与方向等
磁学性质。
研究内容：
1）运用第一性原理方法，建立MoS2和MnO的基本晶格结构，计
算其电子结构和磁学性质。
2）研究MoS2的磁性相变特性，包括制备不同形态的MoS2样品，测试其磁学性质，并为其磁性相变提供理论解释。
3）研究MnO的磁矩大小与方向，探究其磁性来源，并为其在磁性
存储器领域能应用提供理论支持。
研究方法：
1）采用密度泛函理论(DFT)和基于投影的平面波方法，计算材料的
结构、能带、密度等基本物理性质。
2）运用自然赝势法、广义梯度近似等现代计算方法，对二维材料进行计算。
3）通过计算体系不同状态下的自旋极化能、谷选择极化能、反铁磁性等性质，研究MoS2和MnO的磁学性质。
预期成果：
通过本研究，预计可以对二维MoS2和MnO的磁学性质进行深入理解，为其在磁性材料领域的应用提供理论支持。
同时，对于第一性原理方法的应用也可以得到一定的拓展。
基于第一性原理的MoS2体系能带结构研究
1引言2005年，K.S.Novoselov等研究者为了更好地描述石墨烯和类石墨烯材料的二维结构，提出了二维原子晶体概念。
二维原子晶体是通过原子间的共价键结合在一起的单原子层材料或者少数原子层的材料，当层间存在耦合作用力时，该体系为标准二维材料。
MoS2体材料的层状结构与石墨非常类似，所以其具有石墨的润滑功能，也可以通过机械剥离得到单层的MoS2[1]。
层状MoS2是一种类石墨烯材料，它和石墨烯等二维结构的一个共性是其三维母体材料的层间存在非常弱的范德瓦尔斯力，且结构各向异性，其层内原子通过强烈的共价键结合在一起。
单层MoS2材料由于其本身就具有较大的直接带隙，相较于零带隙的石墨烯，具有更优越的能带结构，是良好的层状半导体材料，可以被用来构造具有低功率消耗的带间遂穿场效应晶体管，在电磁学以及电子器件等方面都有很广阔的应用前景。
2MoS2简介自然界中的二硫化钼(MoS2)主要有三种常见的晶体结构，基于第一性原理的MoS2体系能带结构研究Research on the Electronic Band Structure of MoS2System Based on the First Principle孙金芳（安徽信息工程学院，安徽芜湖241000）SUN Jin-fang(Anhui Institute ofInformation Technology，Wuhu241000,China)【摘要】MoS2作为一种典型的层状二维半导体材料，因其存在直接带隙，所以其能带结构优于石墨烯，在电磁学和电子器件等科学技术领域都有很好的应用价值。
论文基于第一性原理，采用castep软件，计算了不同层数MoS2的能带结果。
结果表明，随着层数的减少MoS2从间接带系转变为直接带系半导体，单层MoS2直接带隙宽度约1.8eV。
这一结果为MoS2在晶体管制造、分子传感器等领域的广泛应用提供了理论基础。
【Abstract】As a typical layered two-dimensional semiconductor material,MoS2has direct band gap,its band structure is superior to graphene, soithasgood applicationvalueinthefieldsofelectromagneticsandelectronic devices.Based on the first principle,this paper usescastep software to calculate the band results of different layers of MoS2.The results show that with the decrease of the number of layers,MoS2changes from the indirect band system to the direct band semiconductor,and the width of the direct band gap of the single layer MoS2is about1.8eV.This result providesatheoretical basis forthe wide applicationofMoS2inthefieldsoftransistormanufacturingandmolecularsensors.【关键词】第一性原理；MoS2；能带；二维材料【Keywords】first principle;MoS2;energyband;two-dimensionalmaterial【中图分类号】U283.5【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2018）04-0160-02【基金项目】安徽省教育厅自然科学项目（KJ2016A073）（KJ2016A070）。
过渡金属掺杂的g-GaN吸附Cl_(2)和CO气体分子的第一性原理研究
过渡金属掺杂的g-GaN吸附Cl_(2)和CO气体分子的第一性
原理研究
田双林;高廷红;刘玉涛;陈茜;谢泉;肖清泉;梁永超
【期刊名称】《无机化学学报》
【年(卷),期】2024(40)6
【摘要】基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了类石墨烯氮化镓(g-GaN)和掺杂过渡金属原子(TM)的g-GaN对Cl_(2)和CO气体分子的吸附行为。
结果表明,Cl_(2)和CO在本征g-GaN上的吸附均为物理吸附,2个体系的吸附能均为正值,表明体系不稳定。
相反,Cl_(2)和CO在Fe和Co掺杂的g-GaN上吸附时的吸附能为负值,且吸附能较小,表明吸附体系稳定。
通过分析态密度、电荷密度差和能带结构等性质,可以得出结论:过渡金属原子的引入能有效增强气体分子与g-GaN之间的相互作用。
【总页数】12页(P1189-1200)
【作者】田双林;高廷红;刘玉涛;陈茜;谢泉;肖清泉;梁永超
【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O474;O483;O614.371
【相关文献】
1.4d过渡金属掺杂石墨烯对HCN吸附行为的第一性原理研究
2.第一性原理研究气体小分子吸附的石墨烯负载金属原子体系
3.非金属N和过渡金属(Mo,Ru,Rh,Pd)
掺杂SnO_(2)磁性的第一性原理研究4.Y掺杂空位石墨烯对NO及CO气体表面吸附的第一性原理研究5.金属Sc修饰Ti_(2)CO_(2)吸附气体分子的第一性原理研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于第一性原理的MoS2体系能带结构研究
基于第一性原理的MoS2体系能带结构研究MoS2作为一种典型的层状二维半导体材料，因其存在直接带隙，所以其能带结构优于石墨烯，在电磁学和电子器件等科学技术领域都有很好的应用价值。
论文基于第一性原理，采用castep软件，计算了不同层数MoS2的能带结果。
结果表明，随着层数的减少MoS2从间接带系转变为直接带系半导体，单层MoS2直接带隙宽度约1.8eV。
这一结果为MoS2在晶体管制造、分子传感器等领域的广泛应用提供了理论基础。
【Abstract】As a typical layered two-dimensional semiconductor material，MoS2 has direct band gap，its band structure is superior to graphene，so it has good application value in the fields of electromagnetics and electronic devices. Based on the first principle，this paper uses castep software to calculate the band results of different layers of MoS2. The results show that with the decrease of the number of layers，MoS2 changes from the indirect band system to the direct band semiconductor，and the width of the direct band gap of the single layer MoS2 is about 1.8 eV. This result provides a theoretical basis for the wide application of MoS2 in the fields of transistor manufacturing and molecular sensors.【關键词】第一性原理；MoS2；能带；二维材料1 引言2005年，K.S.Novoselov等研究者为了更好地描述石墨烯和类石墨烯材料的二维结构，提出了二维原子晶体概念。
Y_掺杂MgZn2_稳定性、电子结构和力学性能的第一性原理计算
表面技术第52卷第8期Y掺杂MgZn2稳定性、电子结构和力学性能的第一性原理计算陈敬昶1，刘建国2，陆绍敏1，钟丽辉1，陈丽萍1，王远1（1.西南林业大学，昆明 650224；2.云南建投第七建设有限公司，昆明 650100）摘要：目的稀土元素Y掺杂是改善7xxx系铝合金断裂韧性的重要途径，然而因其掺杂量极低，通过实验很难测定微量Y对7xxx系铝合金析出相及强韧机制产生的作用，限制了7xxx系铝合金的进一步发展。
采用第一性原理计算方法探究Y掺杂对7xxx系铝合金中重要析出相MgZn2的影响机理，为7xxx系铝合金的微合金化强韧机理研究提供理论依据。
方法构建适于第一性原理计算、Mg/Zn的原子数分数比为1∶2的晶体模型，Y原子通过替换Mg或Zn原子的方式进行掺杂，通过能量计算、电子计算和弹性常数计算等分析Y掺杂对MgZn2能量稳定性、电子结构和力学性能的影响机理。
结果经Y掺杂后，形成3种固溶体Mg3Zn8Y、Mg4Zn7Y-1和Mg4Zn7Y-2，它们的形成热均小于0，即它们均可自发形成且稳定存在。
通过结合能计算发现，3种固溶体的结合能都小于MgZn2的结合能，说明Y掺杂促进了MgZn2的稳定性。
通过电子结构分析发现，Y掺杂后与Mg、Zn原子形成强的共价键，增强了体系的稳定性，Mg-Zn原子间形成了强离子键，MgZn2中Zn-Zn原子间的共价键变为强离子键。
力学性能计算结果表明，经Y掺杂后MgZn2的硬度降低、韧性上升，即Y掺杂增强了7xxx系铝合金中重要弥散析出相MgZn2的韧性，从而提升了7xxx 系铝合金的断裂韧性和抗疲劳能力。
结论基于计算结果分析得出，Y掺杂提升了MgZn2的稳定性、键合强度和断裂韧性，相关计算分析为微量Y掺杂增强7xxx系铝合金断裂韧性的实验分析提供了指导。
关键词：MgZn2；Y掺杂；电子结构；力学性能；第一性原理计算中图分类号：TG135 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0444-07DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.040First-principles Calculations of Stability, Electronic Structure andMechanical Properties of Y-doped MgZn2CHEN Jing-chang1, LIU Jian-guo2, LU Shao-min1, ZHONG Li-hui1, CHEN Li-ping1, WANG Yuan1(1. Southwest Forestry University, Kunming 650224, China; 2. YYCIN No.7 Construction Co., Ltd., Kunming 650100, China)ABSTRACT: Micro-alloying of rare earth element Y is an important way to strengthen the fracture toughness of 7xxx series收稿日期：2022-07-20；修订日期：2023-02-16Received：2022-07-20；Revised：2023-02-16基金项目：国家自然科学基金（51301144）；云南省教育厅科学研究基金（2022Y574）Fund：National Natural Science Foundation of China (51301144); Scientific Research Foundation of Education Department of Yunnan Province (2022Y574)作者简介：陈敬昶（1996—），男，硕士，主要研究方向为材料表面改性。
单层MoS2的电子结构和光学性质研究
学性质对单层 Ｍ ｏ Ｓ ： 材料在光 电子器件领 的应用
有 着 重要 意义 。 本文 基 于密度 泛 函理 论 第 一 性 原 理 方 法 ， 对 单
层 Ｍｏ Ｓ 的 电子 态 密 度 、 能 带 结 构 及 光 电性 质 进 行 了详 细 的分 析 研 究 ， 研 究 结 果 可 为 单 层 Ｍｏ Ｓ 在 光 电子器 件 方 面的制 备 和应用 提 供一 定 的理论 参 考 。
Ｍｏ Ｓ ：晶体 是 间接 带 隙半导 体 材 料 ， 禁带 宽 度 为
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７一叭 一 １ ０
基金 项 目： 国家 自然科 学基金 （ ６ １ ６ ６ ４ ０ ０ ８ ） ； 陕西省 高水 平大学建设项 目（ ２ ０ １ ５ Ｓ Ｘ Ｔ Ｓ ０ ２ ） ；
延安大学青年 科研 基金 （ Ｙ Ｄ Ｋ ２ ０ １ ５— ４ ４ ） 作者 简介 ： 黄保瑞 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 男， 陕西横 山人 ， 延安大学实验师 。
。
Ｍｏ Ｓ ， 是一 种呈 六方 密 堆 积 的层状 结 构
材料 ， 每层都是 由上下两层 ｓ 原子夹着一层 Ｍ ｏ 原 子构成 ， Ｍ ｏ 原子与 ｓ 原子之间以共价键形式结合在
一
起， 因此 这 种 类 似 于 三 明 治 结 构 的单 层 Ｍｏ Ｓ 结
构 非常 稳定 ， 而层 与 层 之 间 则 由较 弱 的范 德 瓦 耳 斯
（ ａ ） 俯 视 图
（ ｂ ） 侧 视 图
图 １ 单层 Ｍ ｏ Ｓ 结 构 图
１ ． ２ 计 算 方法
１ 理论模型和计 算方法
１ ． １ 理 论模 型
计 算在 Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ ８ ． ０中 Ｃ ａ ｓ ｔ ｅ ｐ软 件 包 中
Se掺杂对单层MoS2电子能带结构和光吸收性质的影响
Se掺杂对单层MoS2电子能带结构和光吸收性质的影响李刚;陈敏强;赵世雄;李朋伟;胡杰;桑胜波;侯静静【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2016(32)12【摘要】基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Se掺杂单层MoS2能带结构和光吸特性,并分析了对其光解水性质的影响.结果表明:本征单层MoS2为直接带隙结构,禁带宽度为1.740 eV,导带底电位在H*/H2还原势之上0.430 eV,价带顶电位在OdH2O的氧化势之下0.080 eV,具有可见光催化分解水的能力,但氧化和还原能力不均衡,导致单层MoS2作为光催化剂分解水的效率不高.通过Se掺杂计算发现,单层MoS2的禁带宽度变为1.727 eV,相应的光吸收谱变化幅度几乎不变,且体系的形成能较低,表明其热力学稳定性良好.然而,导带底电位调整到HVH2还原势之上0.253 eV,价带顶电位处于OdH2O的氧化势之下0.244eV,平衡了氧化与还原能力,单层MoS2可见光催化分解水的效率得到提高.【总页数】8页(P2905-2912)【作者】李刚;陈敏强;赵世雄;李朋伟;胡杰;桑胜波;侯静静【作者单位】太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024;太原理工大学信息工程学院,新型传感器和智能控制系统教育部重点实验室微纳系统研究中心,太原030024【正文语种】中文【中图分类】O641;O646;O649【相关文献】1.Te掺杂单层MoS2的电子结构与光电性质 [J], 张昌华;余志强;廖红华2.单层MoS2(1-x)Se2x合金材料中硒原子的晶界择优掺杂和富集 [J], 吕丹辉;朱丹诚;金传洪3.Ag掺杂对单层MoS2的电子结构和光学性质影响 [J], 黄保瑞;张富春;杨延宁4.O、Se和Te掺杂对单层MoS_2电子能带结构和光学性质的影响 [J], 张耀予;肖岗;王鹤;林一歆5.外压调制对Cr-Se共掺杂单层MoS2光电特性的影响 [J], 范梦慧;蔡勋明;岑伟富;骆最芬;闫万珺;谢泉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Al3+嵌入MoS2中的第一性原理研究
Al3+嵌入MoS2中的第一性原理研究发布时间：2021-11-11T07:44:26.317Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：王斌1 周铨1 [导读] 对于可充电的铝离子电池来说，确定一种具有良好的电化学性质的电极材料仍然是一个巨大的挑战。
近年来报道了一种利用MoS2基阴极实现高充放电率、高放电电压和高容量的超快可充电铝离子电池。
1. 新乡学院物理与电子工程学院河南省新乡市 453000摘要：对于可充电的铝离子电池来说，确定一种具有良好的电化学性质的电极材料仍然是一个巨大的挑战。
近年来报道了一种利用MoS2基阴极实现高充放电率、高放电电压和高容量的超快可充电铝离子电池。
利用第一性原理计算，研究了Al3+嵌入化合物的稳定性。
采用从头分子动力学方法研究了Al3+插层后MoS2结构的热稳定性。
Al3+插层电池是阴离子插层电池的最佳选择。
因此，本文研究将有助于理解Al3+嵌入到类MoS2层状电极中的稳定性。
为今后研究铝离子电极材料提供了更多的理论依据和实验基础。
关键词：密度泛函理论；铝离子电池；二硫化钼；第一性原理由于锂离子电池(LIB)的缺点越来越突出，如成本越来越高、安全性问题越来越突出、金属锂的枝晶形成、容量相对较低以及地壳中Li 元素的稀缺等[1-3]。
由于铝在自然界的储存量丰富，也可以直接作为阴极电极使用，可充电铝离子电池(AIB)的价格比LIB低，更加稳定，安全，AIB受到人们越来越多的关注[4-6]。
铝可充电电池因其丰度高、反应活性低、易操作等优点而成为一种很有发展前途的可充电电池[7]。
与锂离子电池和钠离子电池不同，2021年，Xing等[8]通过氨离子辅助的方法合成了多通道的VS4纳米线簇，以VS4纳米线簇作为阴极的铝离子电池表现出了优异的电化学性质。
在阴极中，Al与电解液AlCl4-反应生成Al2Cl7-以及释放3个电子；在阳极，Al2Cl7-通过解离反应产生AlCl4-和Al3+，Al3+再参与VS4的嵌入反应，方式如（1）（2）（3）阴极：从表2可知，当一个Al3+嵌入MoS2的A位置时，晶格常数a、b变化不明显，晶格常数c具有0.475?的变化；当一个Al3+嵌入MoS2的B位置时，晶格常数a、b变化不明显，晶格常数c具有0.196?的变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过渡金属掺杂单层MoS2的第一性原理计算牛兴平;张石定;窦立璇【摘要】利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法分别计算了本征及过渡金属掺杂单层MoS2的晶格参数、电子结构和光学性质.计算结果显示,过渡金属掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径有联系,但并不完全取决于共价半径的大小.分析能带结构可以看到,Co、Ni、Cu、Tc、Re和W掺杂使能带从直接带隙变成了间接带隙.除了Cr和W以外,其它掺杂体系的禁带区域都出现了数目不等的新能级,这些杂质能级主要由杂质的d、S的3p和Mo的4d轨道组成.掺杂对MoS2的光学性质也产生了相应的影响,使MoS2的静态介电常数、介电函数虚部峰值、折射率和光电导率峰值呈现不同程度的增加.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)007【总页数】5页(P7106-7110)【关键词】过渡金属掺杂;二硫化钼;电子结构;光学性质【作者】牛兴平;张石定;窦立璇【作者单位】安阳工学院数理学院,河南安阳 455000;安阳工学院数理学院,河南安阳 455000;安阳工学院数理学院,河南安阳 455000【正文语种】中文【中图分类】O471.50 引言单层MoS2是一种常见的二维半导体材料[1]，每层MoS2的厚度约为0.65 nm，层与层的间距约为0.615 nm[2]。
每层MoS2由一层Mo原子和上下两层S原子组成，层内的原子以共价键结合，层间的原子以Van der Waals力结合。
由于单层MoS2结构的特殊性而拥有独特的电学和光学特性[3]，使其在润滑剂[4]、催化剂[5]、光电子器件[6]、自旋电子器件[7]、能量存储[8]和场效应管[9]等方面有着潜在的应用价值。
掺杂是半导体器件和集成电路工艺中的一个重要环节，可以通过筛选杂质的种类和调节掺杂的水平来控制半导体的光电特性。
人们对过渡金属掺杂单层MoS2的相关研究已有少量报道，例如吴木生等[10]研究了Cr和W掺杂后电子结构的变化情况，发现W掺杂几乎没有影响，而Cr掺杂后所产生的应力对MoS2的能带结构影响很大。
曹娟等[11]研究了V、Cr和Mn掺杂，发现Cr掺杂不显示磁性，而Mn掺杂可以获得比较好的铁磁性。
伏春平等[12]研究了Co掺杂，发现Co原子3d轨道的引入，使其与Mo原子的4d和S原子的3p轨道产生强烈的耦合作用，是引起单层MoS2体系磁性的主要原因。
不过，还没有发现有关过渡金属(transition metal, TM)掺杂单层MoS2的比较研究。
本文运用密度泛函理论，采用平面波赝势方法，对周期表中第3、4、5周期的TM金属元素掺杂单层MoS2进行了计算，研究了TM掺杂对单层MoS2的电子结构和光学性质的影响。
1 计算方法本文计算采用了基于密度泛函理论平面波赝势方法的VASP[13-14]软件包，所用的5×5×1单层MoS2超胞由25个Mo原子和50个S原子组成，所建超胞模型的俯视图和侧视图如图1所示。
图1 过渡金属掺杂单层MoS2超胞的俯视图和侧视图Fig 1 Top view and side view of the transition metal doped monolayer MoS2 super cell电子间相互作用的交换关联能采用GGA-PBE泛函[15]，芯态电子和价电子的相互作用采用投影缀加平面波(PAW)方法来描述[16]，平面波基函数的截断能取为300 eV，布里渊区能量和电荷密度积分通过Monkhost-Pack方法产生[17]，K点网格数目为4×4×2，能量收敛标准为1×10-6 eV/atom，原子间相互作用力收敛标准为0.1 eV/nm。
计算中选取的电子组态为Mo∶[Kr]4d55s1和S∶[Ne]3s23p4。
为了防止因周期性计算方法而引入的相互作用，把层间的真空层设定为1.8 nm。
首先对单层MoS2超胞体系进行几何优化，然后用不同TM原子对同一位置的Mo原子实施替位式掺杂，再将掺杂后的体系进行几何优化，在优化的基础上对其电子结构和光学性质进行计算。
2 结果与讨论2.1 过渡金属杂质附近的晶格畸变表1给出了本征和过渡金属掺杂的5×5×1的单层MoS2超胞优化后的晶格结构参数。
其中，本征MoS2中的Mo—Mo和S—S键长均为0.3186 nm，Mo—S 键长为0.2423 nm，S—Mo—S键角为82.23°，这些结果与其它文献中的计算结果是一致的。
对比表1的数据可以发现，掺杂过渡金属杂质会导致杂质原子附近的晶格发生畸变，对于不同的杂质原子，畸变程度的差异比较大。
其中Au杂质附近的键长达到最大值0.2653 nm，Co杂质附近的键长为最小值0.2298 nm，相对变化量分别为9.5%和-5.2%。
通常认为，杂质原子附近的晶格发生畸变主要是因为杂质原子的共价半径与被替代原子不同。
在图2中画出了杂质原子附近的键长变化量(Δd=dX—S-dMo—S)和杂质原子与Mo原子共价半径的差值(Δr=rX-rMo)。
表1 本征和掺杂的5×5×1的单层MoS2超胞优化后的晶格结构，X分别代表Mo 或过渡金属Table 1 Optimized lattice parameters of MoS2 and transition metal doped MoS2, X=Mo or transition metal掺杂原子dX—S/nmdX—Mo/nmdS—S/nmrX/nmθS—X—S/(°)本征MoS20．24230．31860．31861．3082．23Ti0．24320．32250．32491．3 283．82V0．23710．31930．31271．2282．52Cr0．23370．31740．30621．1881．86Mn0．23160．31870．30371．1781．93Fe0．23060．32050．30311．1782．17Co0．22980．32260．30321．1682．56Ni0．23560．32 340．31271．1583．18Cu0．25160．32050．33631．1783．89Zr0．25320．32560．34151．4584．82Nb0．24630．32130．32661．3483．08Tc0．2 3990．31950．31591．2782．37Ru0．23920．32130．31551．2582．52R h0．24000．32360．31781．2582．91Pd0．25030．32340．33471．2883．93Ag0．26460．32210．35701．3484．88Hf0．25140．32530．33831．4484．56Ta0．24580．32160．32601．3483．05W0．24220．31880．318 31．3082．16Re0．24020．31960．31661．2882．44Os0．23950．32220．31641．2682．68Ir0．24030．32450．31831．2782．96Pt0．24210．32 700．32221．3083．41Au0．26530．32220．35751．3484．73图2 杂质附近的键长变化值；杂质原子与Mo原子共价半径的差值Fig 2 Variations of bond length near impurity, difference of covalent radius between impurity and Mo. The black block, red triangle, and green circle represent the 3d, 4d, and 5d, respectively从图2可以看到，第4，5周期的同族原子都有相近的共价半径和键长，而第3周期原子的共价半径和键长都相应的要小一些。
对于同一周期的元素来说，随着d 电子数量的增加，共价半径和键长都是先减后增。
从表1可以看到，dX—Mo、dS—S、θS—X—S也都有类似的规律。
但从图2也可以看到，键长并不完全取决于共价半径，例如Cu和Pd的共价半径比Mo小，而它们的键长却比Mo大。
2.2 过渡金属掺杂MoS2体系的能带结构及态密度表2给出了本征和过渡金属掺杂的5×5×1的单层MoS2超胞电子结构的主要性质。
从表2中可以看出，本征单层MoS2的能带是导带底和价带顶都位于K点的直接带隙，掺杂体系的能带也大多仍然是导带底和价带顶都位于K点的直接带隙，只有6个掺杂体系的能带是间接带隙，其中Co、Ni、Cu掺杂体系的价带顶位于G点，Tc、Re掺杂体系的导带底位于M点，W掺杂单层MoS2的导带底位于G 点。
而文献[11]中计算得到的未掺杂和V、Cr、Mn掺杂MoS2的价带顶和导带底都位于G点，这是由于能带折叠引起的。
表2 本征和掺杂的5×5×1的单层MoS2超胞的能带结构Table 2 The band structure of MoS2 and transition metal doped MoS2掺杂原子带隙类型价带顶位置导带底位置Eg/eV禁带中有无其它能级本征MoS2直接KK1．691无Ti直接KK1．587有V直接KK1．623有Cr直接KK1．494无Mn直接KK1．789有Fe直接KK1．793有Co间接GK1．832有Ni间接GK1．847有Cu间接GK1．853有Zr直接KK1．616有Nb直接KK1．699有Tc间接KM1．862有Ru直接KK1．828有Rh直接KK1．840有Pd直接KK1．867有Ag直接KK1．847有Hf直接KK1．605有Ta直接KK1．684有W间接KG1．685无Re间接KM1．827有Os直接KK1．840有Ir直接KK1．833有Pt直接KK1．850有Au直接KK1．842有图3为本征和过渡金属掺杂单层MoS2超胞价带顶的能量Ev和导带底的能量Ec。
图3 过渡金属掺杂单层MoS2超胞价带顶的能量Ev和导带底的能量EcFig 3 The Ev and Ec of the transition metal doped monolayer MoS2 supercell从图3可以看到，ⅣB、ⅤB和ⅥB族杂质掺杂体系的Ev和Ec没有太大变化，其它族杂质掺杂体系的Ev和Ec都有比较大的变化，特别是VⅡB族掺杂，Ev降低了约1.2～1.7 eV，Ec降低了约1.1～1.6 eV。
这很可能是因为IVB、VB和VIB族杂质掺杂没有改变体系的D3H对称性，而其它族杂质掺杂使体系的对称性降为C2V。