人工晶体学报

作者：孔家栩, 林雪玲, 潘凤春

单位：宁夏大学物理学院，银川 750021

关键词：MoS2,Mn掺杂,剪切应变,光学性能,第一性原理计算,

基金：宁夏自然科学基金(2024AAC03012);宁夏大学自治区级创新训练项目(S202510749045)

本文运用基于密度泛函理论的CASTEP软件，研究了Mn掺杂单层MoS2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）S2体系电子结构和光学性质的调控规律。结果表明，Mn掺杂MoS2形成的替代缺陷中，MnMo缺陷的形成能最小。MnMo缺陷的引入降低了MoS2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MnMo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MnMo缺陷的掺杂浓度有关，-4%剪切应变下，均匀掺杂4个MnMo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MnMo掺杂摩尔分数为5.3%。本文的研究结果可为MoS2在光学领域的应用提供一种新途径。

来源：2026年第1期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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