| 中文摘要 | 第12-15页 |
| Abstract | 第15-17页 |
| 符号说明 | 第18-19页 |
| 第一章 绪论 | 第19-29页 |
| 1.1 引言 | 第19页 |
| 1.2 二维纳米材料 | 第19-20页 |
| 1.3 二维纳米材料的应用 | 第20-24页 |
| 1.3.1 二维纳米材料的自旋电子学应用 | 第21-22页 |
| 1.3.2 二维纳米材料中的量子自旋霍尔效应 | 第22-23页 |
| 1.3.3 二维纳米材料半导体性质的电子结构与调控 | 第23-24页 |
| 1.4 本论文的研究内容和结论 | 第24-25页 |
| 参考文献 | 第25-29页 |
| 第二章 第一性原理计算方法和软件介绍 | 第29-39页 |
| 2.1 第一性原理计算简介 | 第29页 |
| 2.2 多粒子体系的薛定谔方程及其求解 | 第29-32页 |
| 2.2.1 多粒子体系薛定谔方程 | 第29-30页 |
| 2.2.2 Born-Oppenheimer近似 | 第30-31页 |
| 2.2.3 Hartree-Fock近似 | 第31-32页 |
| 2.3 密度泛函理论 | 第32-35页 |
| 2.3.1 Thomas-Fermi模型 | 第32-33页 |
| 2.3.2 Hohenberg-Kohn定理 | 第33页 |
| 2.3.3 Kohn-Sham方程 | 第33-35页 |
| 2.4 几种常用的近似密度泛函的显表达式 | 第35-38页 |
| 2.4.1 局域密度近似(LDA) | 第35-36页 |
| 2.4.2 广义梯度近似(GGA) | 第36页 |
| 2.4.3 杂化密度泛函 | 第36-37页 |
| 2.4.4 LDA (GGA)+U方法 | 第37-38页 |
| 2.5 本论文中使用的第一性原理计算软件包介绍 | 第38页 |
| 参考文献 | 第38-39页 |
| 第三章 二维纳米材料的电子结构和自旋极化性质研究 | 第39-61页 |
| 3.1 二维蜂窝状过渡金属单层的d态Dirac点以及自旋极化性质调控 | 第39-51页 |
| 3.1.1 实验和理论研究背景 | 第39-41页 |
| 3.1.2 计算方法 | 第41页 |
| 3.1.3 结果和讨论 | 第41-48页 |
| 3.1.3.1 蜂窝状TM单层的几何结构 | 第41-42页 |
| 3.1.3.2 TM单层的能带结构和自旋极化性质 | 第42-44页 |
| 3.1.3.3 TM单层的d态Dirac点及其应力调控 | 第44-45页 |
| 3.1.3.4 铁磁性TM单层的居里温度 | 第45-48页 |
| 3.1.4 小结 | 第48页 |
| 参考文献 | 第48-51页 |
| 3.2 过渡金属无机纳米分子链[(Ge_5) TM]_∞的自旋极化性质 | 第51-61页 |
| 3.2.1 实验和理论研究背景 | 第51-52页 |
| 3.2.2 计算方法 | 第52-53页 |
| 3.2.3 结果与讨论 | 第53-57页 |
| 3.2.3.1 [(Ge_5)TM]_∞的几何结构 | 第53-54页 |
| 3.2.3.2 [(Ge_5)TM]_∞的电子结构和自旋极化性质 | 第54-57页 |
| 3.2.4 结论 | 第57页 |
| 参考文献 | 第57-61页 |
| 第四章 二维纳米材料中的量子自旋霍尔效应研究 | 第61-97页 |
| 4.1 T1基二维单层的量子自旋霍尔效应以及自旋劈裂 | 第61-72页 |
| 4.1.1 实验和理论研究背景 | 第61-63页 |
| 4.1.2 计算方法 | 第63页 |
| 4.1.3 结果与讨论 | 第63-69页 |
| 4.1.3.1 g-TlA的几何结构与稳定性 | 第63-64页 |
| 4.1.3.2 g-TlA的能带结构及能带反转机制 | 第64-67页 |
| 4.1.3.3 g-TlA的拓扑边缘态以及自旋劈裂 | 第67-69页 |
| 4.1.4 结论 | 第69页 |
| 参考文献 | 第69-72页 |
| 4.2 TMC_6 (TM=Mo和W) kagome单层中的量子自旋霍尔效应与各项异性自旋劈裂 | 第72-84页 |
| 4.2.1 实验和理论研究背景 | 第72-73页 |
| 4.2.2 计算方法 | 第73-74页 |
| 4.2.3 结果和讨论 | 第74-80页 |
| 4.2.3.1 TMC_6 kagome晶格的几何结构与成键 | 第74-76页 |
| 4.2.3.2 TMC_6单层的能带结构和SOC引入的能带反转 | 第76-79页 |
| 4.2.3.3 TMC_6单层中各向异性的自旋劈裂 | 第79-80页 |
| 4.2.4 结论 | 第80-81页 |
| 参考文献 | 第81-84页 |
| 4.3 GeI/MoTe_2二维复合纳米体系中的量子自旋霍尔效应 | 第84-97页 |
| 4.3.1 实验和理论研究背景 | 第84-86页 |
| 4.3.2 计算方法 | 第86页 |
| 4.3.3 结果与讨论 | 第86-93页 |
| 4.3.3.1 GeI/MoTe_2体系的稳定堆积构型 | 第86-89页 |
| 4.3.3.2 GeI/MoTe_2体系的能带结构和量子自旋霍尔效应 | 第89-91页 |
| 4.3.3.3 GeI/MoTe_2体系的载流子迁移率 | 第91-93页 |
| 4.3.4 结论 | 第93页 |
| 参考文献 | 第93-97页 |
| 第五章 二维纳米半导体及其复合体系的电子结构与调控 | 第97-143页 |
| 5.1 Graphene/g-C_3N_4复合二维纳米材料体系的电子结构与能带调控 | 第97-108页 |
| 5.1.1 实验和理论研究背景 | 第97-98页 |
| 5.1.2 计算方法 | 第98-99页 |
| 5.1.3 结果和讨论 | 第99-105页 |
| 5.1.3.1 Graphene/g-C_3N_4的几何堆积构型 | 第99-101页 |
| 5.1.3.2 Graphene/g-C_3N_4的电子结构及其外电场的调控 | 第101-105页 |
| 5.1.4 结论 | 第105页 |
| 参考文献 | 第105-108页 |
| 5.2 Type-Ⅱ二维纳米材料异质结MoS_2/TM_2CO_2 (TM=Ti、Zr和Hf)的能带结构与调控 | 第108-119页 |
| 5.2.1 实验和理论研究背景 | 第108-109页 |
| 5.2.2 计算方法 | 第109-110页 |
| 5.2.3 结果和讨论 | 第110-115页 |
| 5.2.3.1 MoS_2和TM_2CO_2单层体系的几何结构和电子性质 | 第110-112页 |
| 5.2.3.2 MoS_2/TM_2CO_2体系的电子结构和调控 | 第112-115页 |
| 5.2.4 结论 | 第115-116页 |
| 参考文献 | 第116-119页 |
| 5.3 新型Si基五元环二维纳米单层的电子结构及在光解水中的应用 | 第119-131页 |
| 5.3.1 实验和理论研究背景 | 第119-120页 |
| 5.3.2 计算方法 | 第120-122页 |
| 5.3.3 结果和讨论 | 第122-128页 |
| 5.3.3.1 p-SiX单层的几何结构与稳定性 | 第122-123页 |
| 5.3.3.2 p-SiX单层的电子结构 | 第123-127页 |
| 5.3.3.3 p-SiC在光催化分解水中的应用 | 第127-128页 |
| 5.3.4 结论 | 第128页 |
| 参考文献 | 第128-131页 |
| 5.4 新型无机非金属类DNA螺旋纳米分子链的半导体性质及其在光解水中的应用 | 第131-143页 |
| 5.4.1 实验和理论研究背景 | 第131-132页 |
| 5.4.2 计算方法 | 第132-133页 |
| 5.4.3 结果和讨论 | 第133-141页 |
| 5.4.3.1 双螺旋XYP体系的几何结构与成键类型 | 第133-135页 |
| 5.4.3.2 XYP三维纳米阵列与一维纳米链的能带结构 | 第135-138页 |
| 5.4.3.3 XYP纳米链在光催化分解水中的应用 | 第138-141页 |
| 5.4.4 结论 | 第141页 |
| 参考文献 | 第141-143页 |
| 第六章 总结与展望 | 第143-147页 |
| 6.1 主要结论与创新点 | 第143-145页 |
| 6.2 展望 | 第145-147页 |
| 致谢 | 第147-149页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录以及获奖等情况 | 第149-155页 |
| 附录:攻读博士期间所发表的英文论文(原文) | 第155-172页 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 | 第172页 |
