单层Re、Sn共掺杂1T-MoS2的制备和磁性研究

In contrast to pure graphene material, single-layer MoS2 has a direct bandgap of 1.8eV, therefore, has important applications in semiconductor devices. If localized unpaired spins are introduced in single-layer MoS2, a two-dimensional magnetic semiconductor, which has both semiconducting and ferromagnetism and can be applied in spintronics devices, will be obtained.Single-layered MoS2 appears in two distinct symmetries: the 2H and 1T phases. Different from the diamagnetic 2H phase, the Mo ions of 1T phase has a magnetic moment. However, the ferromagnetic coupling between the magnetic moments is weak. The magnetism is paramagnetism. In this project, we intend to use electron doping based on the Re doping to induce ferromagnetism in 1T-MoS2；Single-layer Sn/Re co-doping 1T-MoS2 is prepared via firstly doping with solid reaction and then liquid exfoliating; Sn co-doping is used to aviod the effect of the change of cell volume on magnetism, and study the the role of electron introduced by doping in ferromagnetic exchange interaction; In addtion, First princinple caculation is used to calculate the magnetism properties. Combining the experiment results, study the origin of magnetism. This study will be help to understand the effects of electron doping on the magnetism, and provide evidence to enhance and tune the magnetic properties in this materials.

相对于纯石墨烯，单层MoS2具有1.8 eV的本征直接带隙，在半导体器件方面有着重要的应用前景。若能在单层MoS2中引入未配对的自旋并使其产生铁磁耦合，可获得单层MoS2磁性半导体材料，有望在自旋电子器件方面获得重要应用。MoS2存在两种结构，分别为1T相和2H相。不同于抗磁性的2H相，1T相的Mo离子具有磁矩，但是磁矩间磁相互作用非常弱，磁性仅为顺磁性。本项目拟通过基于Re掺杂的电子掺杂诱导1T-MoS2的铁磁性；采用先掺杂后剥离的方法制备单层Re、Sn共掺杂1T-MoS2；通过Sn共掺杂避免晶格大小的变化对磁性的影响，单独研究掺杂引入的电子在铁磁交换作用中所起的作用；另外，拟通过基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究不同Re含量1T-MoS2的磁学性质，结合实验结果分析磁性产生机制。本项目的研究将深入认识电子掺杂对1T-MoS2磁性的影响，为进一步提高并调控该材料的磁学性能提供依据。

相对于纯石墨烯，单层MoS2具有1.8 eV的本征直接带隙，在半导体器件方面有着重要的应用前景。若能在单层MoS2中引入未配对的自旋并使其产生铁磁耦合，可获得单层MoS2磁性半导体材料，有望在自旋电子器件方面获得重要应用。MoS2存在两种结构，分别为1T相和2H相。不同于抗磁性的2H相，1T相的Mo离子具有磁矩，但是磁矩间磁相互作用非常弱，磁性仅为顺磁性。本项目拟通过基于Re掺杂的电子掺杂诱导1T-MoS2的铁磁性；采用先掺杂后剥离的方法制备单层Re、Sn共掺杂1T-MoS2；通过Sn共掺杂避免晶格大小的变化对磁性的影响，单独研究掺杂引入的电子在铁磁交换作用中所起的作用；另外，拟通过基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究不同Re含量1T-MoS2的磁学性质，结合实验结果分析磁性产生机制。本项目的研究将深入认识电子掺杂对1T-MoS2磁性的影响，为进一步提高并调控该材料的磁学性能提供依据。. 本项目采用水热法制备了Re掺杂1T相MoS2纳米片，样品为纯MoS2相，无杂相生成。磁性测试表明Re掺杂提高了原子磁矩，磁性表现为顺磁与铁磁的混合态。利用第一性原理计算对纳米带的能带结构、磁矩、形成能和态密度等作了详细研究。通过改变晶格常数来模拟应力的变化，获得了纳米带的磁学性质在应力变化下的作用规律。

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