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本书是作者近年来在对新型低维材料的电子结构、磁特性及相变的研究基础上撰写而成的，系统地介绍了应力、吸附、掺杂等调控方法对几种典型低维材料的电子性质及磁性的影响。全书共8章，第1、2章介绍了相关材料的研究背景及理论方法，第3章介绍了磷烯在应力作用下电子结构的变化，第4、5章介绍了杂质原子吸附对硅烯电学和磁学性质的影响，第6～8章研究了不同种类的吸附物质对二硫化钼性质的影响。本书可供相关低维材料领域的科技工作者参考，也可作为高等院校相关专业的本科生和研究生的参考书。

第1章  绪论	1
1.1  石墨烯的研究进展	1
1.1.1  石墨烯的诞生	1
1.1.2  石墨烯的奇特电子结构	1
1.1.3  石墨烯纳米带	3
1.1.4  氢化石墨烯的电子性质	5
1.2  二维过渡金属硫属化合物简介	8
1.2.1  单层过渡金属硫属化合物（TMDs）的种类	8
1.2.2  单层过渡金属硫属化合物（TMDs）的性质	9
1.3  硅烯的研究进展	10
1.4  磷烯的研究进展	11
1.5  其他二维纳米材料	12
1.5.1  二维氮化硼的基本性质	12
1.5.2  氧化锌的基本性质	13
参考文献	13
第2章  理论方法	19
2.1  能带理论的三大近似	19
2.1.1  绝热近似	19
2.1.2  单电子近似与密度泛函理论	20
2.1.3  交换关联泛函的简化	22
2.1.4  周期性势场近似及布洛赫定理	23
2.2  势与波函数的处理	24
2.2.1  平面波方法	25
2.2.2  原子轨道线性组合法	26
2.2.3  赝势方法	27
2.2.4  投影缀加波法	28
2.3  Kohn-Sham方程的自洽求解	28
参考文献	29
第3章  应力作用下多层磷烯的相变	33
3.1  概述	33
3.2  平面双轴应力对多层磷烯的影响	34
3.2.1  计算方法和模型	34
3.2.2  结果和讨论	35
3.3  垂直压缩应力对多层磷烯的影响	40
3.3.1  计算方法和模型	40
3.3.2  结果和讨论	40
参考文献	44
第4章  吸附对硅烯电子性质的影响	47
4.1  概述	47
4.2  计算模型和方法	48
4.3  不同浓度的吸附原子对硅烯的影响	49
4.3.1  几何结构和稳定性	49
4.3.2  电子结构和磁性	50
4.3.3  轨道特征和杂化	54
参考文献	56
第5章  局部氢化硅烯中奇异的d0磁性	61
5.1  概述	61
5.2  计算模型和方法	61
5.3  局部氢化硅烯的磁性及热稳定性	63
5.3.1  奇异的d0磁性	63
5.3.2  氢化硅烯的热稳定性	67
5.3.3  关于氢化硅烯磁性的规律	69
参考文献	69
第6章  过渡金属原子的取代掺杂对单层MoS2性质的影响	73
6.1  概述	73
6.2  计算模型和方法	74
6.3  TM-MoS2的性质研究	75
6.4  O2吸附于TM-MoS2	77
6.4.1  O2在Pt-、Pd-、Ni-MoS2表面的吸附	78
6.4.2  O2在Ir-、Rh-、Co-MoS2表面的吸附	80
6.4.3  O2在Au-、Ru-MoS2表面的吸附	82
参考文献	83
第7章  CO和NO吸附对金属元素掺杂的单层MoS2电子性质的影响	89
7.1  概述	89
7.2  计算模型和方法	90
7.3  CO和NO吸附于金属掺杂的单层MoS2表面	90
7.3.1  CO的吸附	90
7.3.2  NO的吸附	94
参考文献	97
第8章  基于单层MoS2的甲醛气体检测器	101
8.1  概述	101
8.2  计算模型和方法	102
8.3  Cl、P和Si原子掺杂的单层MoS2的性质研究	102
8.4  甲醛分子在MoS2表面的吸附	104
8.4.1  甲醛分子在纯净MoS2及Cl-MoS2表面的吸附	104
8.4.2  甲醛分子在P-MoS2表面的吸附	106
8.4.3  甲醛分子在Si-MoS2表面的吸附	108
参考文献	110

前    言
石墨烯的优异物理、化学性质，如高电子迁移率、高热导率、常温霍尔效应、无质量狄拉克费米子等，使其在众多领域都拥有巨大的应用前景。随着石墨烯的广泛研究，探寻其他新型低维晶体材料已经成为低维材料研究领域的前沿课题。近些年，人们在实验室中成功制备出了不同类型的低维晶体材料，如六角氮化硼、过渡金属硫属化合物、硅烯、锗烯、磷烯等，极大地拓展了低维晶体材料的性能和它们在各类电子器件中的应用。而深入理解这些低维晶体材料的电子性质并能够通过不同方法对其性能进行调控，对基于低维材料电子器件的制备具有非常重要的意义。
本书首先介绍了不同种类低维材料的研究背景；然后对计算中用到的相关理论基础做了介绍；最后，主要介绍了作者近年来的研究结果，主要包括磷烯、硅烯以及二硫化钼这几种低维晶体材料在应力、杂质原子吸附和掺杂作用下电子性质和磁特性的变化，以及提升二硫化钼气体传感器性能的方法。
本书由河南科技大学物理工程学院琚伟伟和李同伟老师在近年来对新型低维晶体材料的电子结构和磁特性的研究基础上撰写而成，具体分工：李同伟（第1～2章），琚伟伟（第3～8章）。
本书的相关研究和分析工作得到了河南科技大学和国家超级计算广州中心的大力支持。本书的出版得到了国家自然科学基金（11404096）、NSFC-广东联合基金（第二期）超级计算科学应用研究专项、河南省高等学校重点科研项目（16A140008）、河南科技大学博士科研启动基金的资助。在此表示深深的感谢。
本书在撰写过程中参考的相关文献，已在每章后列出，如有疏漏，敬请海涵，在此，对相关学者表示衷心的感谢。由于作者水平有限，书中难免存在错误和不当之处，敬请各位专家、学者和读者批评指正。

琚伟伟  李同伟    
2016年6月       
于河南科技大学图书馆

材料

李同伟，博士，河南科技大学物理工程学院，副教授。长期从事量子力学教学、低维材料电子结构及磁性研究等。参加河南省教育厅高等教育教学改革项目并通过鉴定；河南科技大学重大教育教学改革项目并获得教学成果特等奖。获得有河南省教学技能竞赛一等奖，获得"河南省教学标兵”荣誉称号。 主持河南省高等学校重点科研项目、河南科技大学高级别科研项目培育基金。参加国家自然科学基金、上海市自然科学基金、河南省科技厅、教育厅项目多项。

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新型功能化低维材料的电子性质