首页/文章/ 详情

使用VASP软件计算MoS2电子性质

2月前浏览233

单层石墨烯的制备引起了人们广泛的兴趣,科研工作者也开始关注与其有类似性质的二维材料。二维材料硫族化合物是具有多种优异性能的单分子层结构的过渡金属硫化物,在基础研究和商业应用中受到越来越多的关注。二维材料由于独特的光电特性,并且能够将载流子限制在二维平面内具有高载流子浓度,使其在光电探测、场效应晶体管、p-n二极管和光伏电子学光电器件领域具有广泛的应用,并被广泛的研究。对于二维材料的计算也是最近科研工作者的关注重点。利用第一性原理计算可以深入分析材料的版单体的物理性质,下面以典型的二维材料MoS2为例介绍材料的计算以及分析过程。


图1 单层MoS2的晶体结构示意图

投影能带的计算:

通过计算可以详细分析能带结构,可以区分出不同自旋方向的能带结构,以便于更加深入的分析电子的运动。MoS2的计算结果说明,在没有外力条件的影响下,MoS2自旋向上和自旋向下的能带基本重合的,且MoS2是直接带隙半导体,导带底和价带顶都是在K点。


图2 单层MoS2的能带结构

为了更深入的分析,分别计算了单层MoS2中Mo原子和S原子的投影态密度(PDOS),如图3所示,从图中可以看出MoS2的CBM和VBM主要来源于Mo原子的轨道,S原子的贡献很小


图3 单层MoS2分波投影态密度

为了更加详细的分析的各个轨道的电子在能带中的分布,可以通过计算MoS2各个原子的各个轨道对能带的贡献情况(球的大小表示贡献权重)如图4所示。Mo原子在界面处的杂化态最为显著。从图中可以看出MoS2的VBM和CBM主要来源于Mo原子的k点的轨道,其次Mo原子的轨道G点也有着部分的电子贡献,与态密度的计算结果一致。


图4 单层MoS2投影能带结构


来源:320科技工作室
半导体电子材料VASP
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-08-16
最近编辑:2月前
320科技工作室
硕士 | 结构工程师 lammps/ms/vasp/
获赞 230粉丝 413文章 388课程 0
点赞
收藏
作者推荐

基于Optistruct的动力总成悬置瞬态动力学响应分析

动力总成悬置系统(Powertrain Mounting System, PMS)是汽车底盘与动力总成(发动机+变速箱)之间的关键连接部件,其核心作用是支撑、定位、隔振和限位。它直接决定了整车的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)性能、驾驶平顺性、耐久性及安全性。使用Optistruct进行动力总成悬置瞬态动力学响应分析是一个复杂但非常重要的工程任务,主要用于评估动力总成及其悬置系统在时变载荷(如发动机点火激励、路面冲击、急加减速等)作用下的动态行为。以下是进行此类分析的关键步骤、要点和注意事项:动力总成设计参数:动力总成性能参数主要包含动力总成总质量、质心坐标和转动惯量,本文以某新能源汽车动力总成悬置为研究目标,该动力总成系统主要设计参数如表1所示:表1 动力总成设计参数质量质心坐标275kgX:280mmY:-23mmZ:-28mm转动惯量IxxIyyIzzIxyIxzIyz4865931147542311287963-8005213461261345214动力总成悬置系统有限元模型建立:①动力总成建模方式:动力总成通常视为刚体,采用刚性单元和质量点(RBE2+CONM2)进行模拟,赋予质量和转动惯量。②悬置支架系统建模:悬置支座一般为铸铝件,通常使用连续体建模,为保证计算精度需精细的网格(尤其是高梯度区域),常用二阶四面体单元。悬置支架一般为钣金结构,常使用壳单元进行模拟,网格密度需足够捕捉动态变形和应力集中。③连接关系定义:悬置衬套连接使用弹簧单元进行建立,采用CBUSH(带非线性属性 PBUSH/PBUSHT)单元模拟,本文所使用的衬套刚度和阻尼如下表所示,连续体建模时的共节点RB2连接,精确模拟悬置与动力总成、悬置与支架之间的弹性连接。支架与安装点通常采用螺栓连接,使用RBE2进行模拟。表2 悬置衬套刚度和阻尼数据悬置名称X/(N/mm)Y/(N/mm)Z/(N/mm)左悬置295160245右悬置220210185后悬置134175355X/(N.s/mm)Y/(N.s/mm)Z/(N.s/mm)左悬置0.30.50.47右悬置0.40.620.44后悬置0.450.540.49④材料属性设置:按照动力总成悬置系统零部件所使用的材料进行设置,本文使用的材料属性如下表所示:表3 悬置支架材料属性零部件材料牌号密度/(kg/mm^3)弹性模量/MPa泊松比悬置支座60822.7E-9710000.33悬置支架Q3457.8E-92100000.3在Hypermesh软件中完成上述设置,建立的动力总成悬置支架瞬态动力学分析模型如下图所示:图1 动力总成悬置系统有限元模型瞬态动力学分析设置Optistruct瞬态动力学分析主要分为:①建立随时间变化的动态载荷(TABLED1);②建立安装点约束和加速度激励设置(SPC+SPCD);③建立时间步分析设置(TSTEP);④将加速度激励和动态载荷进行关联(TLOAD1);⑤设置结构阻尼(PARMA,G);⑥设置输出响应曲线和云图(GLOBAL_OUTPUT_REQUEST).以左悬置为单独分析对象,在Hypermesh中建立直接法瞬态动力学载荷分析步Transient(direct),计算悬置支座安装点应力响应输出,建立工况如图2所示图2 左悬置支座瞬态动力学分析工况设置动力总成悬置支架瞬态动力学分析结果在Hypermesh设置完成瞬态动力分析工况后,提交Optistruct求解器求解,计算左悬置安装点应力响应输出,结果如图3所示图3 左悬置支座应力结果云图和安装点应力响应曲线来源:320科技工作室

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈