《表2 三种单层材料以及WS2/WSe2、WS2/WTe2和WSe2/WTe2异质结构的晶格参数、层间距离和晶格失配度》

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《基于二维材料WX_2构建的范德华异质结的结构和性质及应变效应的理论研究》

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为了进一步调控WX2材料的电子结构，本文WS2、WSe2和WTe2单层材料通过两两组合构建三种不同的范德华异质结构，它们分别是WS2/WSe2、WS2/WTe2和WSe2/WTe2。图2给出WS2/WSe2异质结构的四种堆垛方式结构示意图。我们对其进行了结构优化和能量计算，发现四种模型能量相近，故本文后续计算采用了其中一种较易构建的T型堆垛方式。三种单层材料以及WS2/WSe2、WS2/WTe2和WSe2/WTe2三种异质结构优化后的晶格参数归纳在表2当中，相应的异质结晶格失配度（≤5%）也一并给出。另外，从表2中可以看到三种异质结构的层间距离分别为0.31、0.31和0.32 nm，均处于范德华相互作用范畴。WSe2/WTe2异质结拥有最大的层间距离（0.32nm）。众所周知，结构决定性质，本文随即计算了这三种不同异质结的态密度和能带结构图，结果见图3。图3a给出了WS2/WSe2异质结构的态密度和分态密度图，其价带主要是由WSe2中的W原子的dx2-y2轨道组成，而导带主要是WS2中W原子的dz2轨道贡献。如此一来，在光照激发下，电子会从WSe2原子层转移到WS2原子层，实现电子的空间转移和激子的有效分离。接下来，从WS2/WSe2异质结构的能带结构图上（图3b）可以看出，WS2/WSe2异质结构是在K点处具有直接跃迁特性的半导体材料，其能带带隙为1.10 eV。相较单层的WS2（2.09 eV）、WSe2（1.69 eV），异质结构的能隙降低，说明组合后的WS2/WSe2异质结构中有着明显不同于体相的性质。