【摘 要】
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近年来,集成电路逐步向小型化、高密度、低功耗、非易失、高速率方向发展,二维材料由于维数降低和量子限制效应表现出不同于体相材料的优异特性,成为未来信息技术领域备受关注的对象。目前,实验上已经发现了多种二维材料,如石墨烯、过渡金属硫化物、金属氧化物和二维磁体等。然而,现代技术和应用要求材料具有多功能效应以实现功能集成,单一材料不经过修饰很难实现多种功能。二维层状材料可以通过应变、门控、离子掺杂,搭建异
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近年来,集成电路逐步向小型化、高密度、低功耗、非易失、高速率方向发展,二维材料由于维数降低和量子限制效应表现出不同于体相材料的优异特性,成为未来信息技术领域备受关注的对象。目前,实验上已经发现了多种二维材料,如石墨烯、过渡金属硫化物、金属氧化物和二维磁体等。然而,现代技术和应用要求材料具有多功能效应以实现功能集成,单一材料不经过修饰很难实现多种功能。二维层状材料可以通过应变、门控、离子掺杂,搭建异质结等不同方法灵活地调控其电、磁、以及光学性质,从而实现多种功能效应。探索二维材料性质的调控方法以及调控效果成为物理电子学领域一个重要的研究方向。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,以典型的二维单层过渡金属硫化物MX2（X=Mo,W;X=S,Se,Te）和铁磁金属Fe3Ge Te2为例,探究了电学方法（外电场、注入电荷、铁电极化反转等）对二维层状材料本征电学、谷电子学和磁学性质的调控,为自旋电子学的发展以及新型多功能器件的应用提供了一定的理论指导。文章主要包括两部分内容:1、我们研究了六种H相MX2单层的本征电学性质,分析了外加垂直电场对MX2单层Rashba自旋劈裂的调控。利用外电场和电子掺杂,探究了近自由电子态的移动对MX2单层能带结构的影响。另外,我们还对比了1T’相Mo Te2与WTe2单层中的近自由电子态性质。最后,简要解释了电荷掺杂在Mo Te2单层中诱导出铁磁性和谷极化的原因。2、我们研究了Fe3Ge Te2单层的本征铁磁性和磁各向异性,通过将Te原子替换成同族的Se原子,分析了Fe3Ge Te2单层的磁各向异性对Te原子的自旋轨道耦合作用的依赖性。利用空穴掺杂及搭建铁磁/铁电异质结（Fe3Ge Te2/In2Se3）的电学方法,对Fe3Ge Te2单层的磁各向异性进行了调控。
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