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作者：孔家栩;林雪玲;潘凤春;
单位：宁夏大学物理学院;
摘要：本文运用基于密度泛函理论的CASTEP软件，研究了Mn掺杂单层MoS_2体系的晶体结构、电子结构和光学性质，并系统研究了剪切应变对（Mo,Mn）S_2体系电子结构和光学性质的调控规律。结果表明，Mn掺杂MoS_2形成的替代缺陷中，Mn_(Mo)缺陷的形成能最小。Mn_(Mo)缺陷的引入降低了MoS_2的禁带宽度，提高了掺杂体系对可见光区和红外光区光子的吸收能力。由于Mn_(Mo)诱导的杂质能级的出现，掺杂体系光学吸收谱的吸收边落在红外光区；当施加剪切应变后，掺杂体系的禁带宽度发生变化，从而影响了掺杂体系的光学性质。不同剪切应变下掺杂体系的禁带宽度与晶场劈裂能的大小有关，-4%剪切应变下，Mn原子周围6个S原子形成的三棱柱晶场对Mn-3d电子的作用较小，此时掺杂体系的禁带宽度为0.42 eV，价带顶电子跃迁到导带底对所需要吸收光子的能量最小；-4%剪切应变体系对红外光区光子的吸收能力提升最好，吸收幅度最大；剪切应变的施加，对掺杂体系的复介电函数和反射系数均有影响，施加负剪切应变，有利于掺杂体系复介电函数在低能光区数值的提升，提高掺杂体系中价电子的跃迁概率和光生电子空穴对的分离概率，使掺杂体系的光催化性能得到很大的改善；此外，掺杂体系的光学性质也与Mn_(Mo)缺陷的掺杂浓度有关，-4%剪切应变下，均匀掺杂4个Mn_(Mo)的体系在可见光区和红外光区的光学吸收幅度最大，此时对应的Mn_(Mo)掺杂摩尔分数为5.3%。本文的研究结果可为MoS_2在光学领域的应用提供一种新途径。
关键词：MoS_2;;Mn掺杂;;剪切应变;;光学性能;;第一性原理计算
基金资助：宁夏自然科学基金（2024AAC03012）;; 宁夏大学自治区级创新训练项目（S202510749045）
