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TiS?、ZrS?和HfS?的电子与振动特性：基于色散校正杂化密度泛函方法研究的周期性规律

DOI：10.1021/acs.jpcc.8b08099 期刊：The Journal of Physical Chemistry C 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 采用色散校正的杂化密度泛函方法研究了TiS2、ZrS2和HfS2的电子与振动特性，系统分析了能带结构、电子输运系数、红外与拉曼光谱及声子色散关系的周期性变化规律。与现有实验数据对比表明，该DFT计算方法适用于研究层间范德华作用较弱的过渡金属硫族化合物材料。研究发现D3色散校正中阻尼函数的选择具有显著影响。通过对第四族二硫化物周期性规律的系统研究揭示：由于TiS2中M-S键具有更强的共价性，其与ZrS2和HfS2存在诸多差异；而ZrS2与HfS2的差异主要体现在原子质量相关的性质上。三种化合物均呈现相似的塞贝克系数，但在面内与面外方向的相对电导率方面存在明显区别。实验还研究了薄层TiS2单晶的输运与振动特性。
作者： Nina Glebko，Irina Aleksandrova，Girish C. Tewari，Tripurari S. Tripathi，Maarit Karppinen，Antti J. Karttunen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用色散校正的杂化密度泛函方法研究第4族二硫化物TiS2、ZrS2和HfS2的电子与振动性质的周期性变化趋势。

研究成果

DFT-PBE0-D3(ZD)/TZVP理论水平准确描述了第4族二硫化物的电子和振动特性，揭示了由于TiS2中更强的共价M-S键合导致TiS2与ZrS2/HfS2存在显著差异。该方法适用于未来对晶格热导率和插层效应的研究。

研究不足

该研究在计算输运系数时采用了恒定弛豫时间近似，这可能无法完全捕捉电导率的各向异性。刚性带近似也可能限制高载流子浓度下塞贝克系数预测的准确性。

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