Введение
Глава 1. Современные достижения в области изучения структур и свойств двумерных материалов и гетероструктур на их основе 14
1.1 Классификация двумерных материалов 14
1.2. Моделирование и изготовление двумерных материалов и гетероструктур.. 17
1.2.1 Моделирование двумерных материалов 17
1.2.2 Изготовление двумерных материалов 19
1.3 Экстраординарные электронные, оптические, магнитные и механические свойства двумерных материалов 21
1.3.1 Электронные свойства двумерных материалов 21
1.3.2 Оптические свойства двумерных материалов 22
1.3.3 Механические свойства двумерных материалов 24
1.4 Влияние различных факторов на свойства двумерных материалов и гетероструктур 26
1.4.1 Двумерные материалы под воздействием деформации 26
1.4.2 Двумерные материалы под воздействием электрического поля 32
1.4.3 Влияние адатомов и точечных дефектов на структуру и свойства двумерных материалов 33
1.5 Применение двумерных материалов и гетероструктур 36
1.5.1 Применение двумерных материалов в электронных и оптоэлектронных устройствах 36
1.5.2 Применение двумерных материалов в качестве устройств для высокоэффективного хранения энергии 40
1.5.3 Применение двумерных материалов в качестве анодных материалов в ионных аккумуляторах и батареях 42
1.5.4 Применение двумерных материалов для создания газочувствительных элементов 45
1.6 Теория функционала плотности 49
1.6.1 Приближение Борна-Оппенгеймера 51
1.6.2 Теоремы Хоэнберга–Кона 52
1.6.3 Подход Кона-Шэма 53
1.6.4 Обменно-корреляционные функционалы и Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия 54
1.6.5 Плоские волны и псевдопотенциалы 55
1.6.6 Расчет энергии адсорбции и перенос заряда 56
1.7 Модель структуры фосфорена и детали моделирования 58
1.8 Выводы по главе 1 60
Глава 2. Воздействие деформации и вакансионных дефектов на структуру, стабильность и электронные свойства фосфорена 63
2.1 Детали компьютерного эксперимента 63
2.2 Структура и электронные свойства фосфорена при воздействии деформации 66
2.2.1 Физика процессов изменения электронных свойств фосфорена под действием деформации сжатия 69
2.2.2 Плотность состояний фосфорена под действием деформации сжатия 73
2.2.3 Плотность состояний отдельных атомов фосфорена под действием деформации сжатия 75
2.2.4 Пространственное изменение плотности состояний фосфорена под действием деформации сжатия 77
2.3 Фосфорен, содержащий вакансии 78
2.4 Выводы по главе 2 83
Глава 3. Воздействие молекул окружающей среды на структуру, стабильность и электронные свойства фосфорена 85
3.1. Детали компьютерного эксперимента 85
3.2. Взаимодействие молекул воды H2O, кислорода O2 и монооксида азота NO на атомную и электронную структуры фосфорена 86
3.2.1 Адсорбция монооксида азота NO на идеальный и деформированный фосфорен 87
3.2.2 Воздействие молекул воды H2O и кислорода O2 на атомную и электронную структуру бездефектного и содержащего вакансии фосфорена 89
3.2.3 Перенос заряда и изменение плотности заряда при воздействии молекул воды H2O и кислорода O2 с бездефектным и содержащим вакансии фосфореном 97
3.3 Диссоциация молекулы кислорода O2 при взаимодействии с моновакансией в фосфорене 100
3.4 Выводы по главе 3 103
Глава 4. Электронная структура гетероструктур на основе фосфорена 105
4.1 Детали компьютерного эксперимента 105
4.2 Структура и электронные свойства монослоя фосфорена и систем фосфорен– графен и фосфорен–нитрид бор 106
4.3 Влияние межслоевого расстояния между поверхностями фосфорена и графена и нитрида бора на электронную структуру гетероструктур фосфорен– графен и фосфорен–нитрид бора 109
4.4 Выводы по главе 4 114
Основные результаты и выводы 115
Список литературы 117
