WS2由于其优异的物理和光电性质引起了广泛关注。本研究基于第一性原理计算方法, 探索了本征单层WS2及不同浓度W原子替位钇(Y)掺杂WS2的电子结构和光学特性。结果表明本征单层WS2为带隙1.814 eV的直接带隙半导体。进行4%浓度(原子数分数)的Y原子掺杂后, 带隙减小为1.508 eV, 依旧保持着直接带隙的特性, 随着Y掺杂浓度的不断增大, 掺杂WS2带隙进一步减小, 当浓度达到25%时, 能带结构转变为0.658 eV的间接带隙, WS2表现出磁性。适量浓度的掺杂可以提高材料的导电性能, 且掺杂浓度增大时, 体系依旧保持着透明性并且在红外光和可见光区对光子的吸收能力、材料的介电性能都有着显著提高。本文为WS2二维材料相关光电器件的研究提供了理论依据。

锡二硫族化合物可以通过改变硫和硒的含量来连续调控三元合金材料的带隙、载流子浓度等物理化学性质, 在电子和光电子器件应用上具有巨大的潜力。本文采用化学气相沉积(CVD)技术可控地制备了不同元素组分的SnSxSe2-x(x=0, 0.2, 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.0)单晶纳米片。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能量色散X射线光谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)以及拉曼光谱等手段对SnSxSe2-x纳米片进行了综合表征。结果表明本方法成功实现了元素百分比可调的SnSxSe2-x单晶纳米片的可控制备。重点研究了依赖于元素百分比的SnSxSe2-x的拉曼特征谱, 实验结果与基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算得到的SnSxSe2-x的拉曼仿真谱高度吻合, 理论计算结果较好地诠释了实验拉曼光谱发生变化的原因。本研究提供了一种元素百分比可调的三元SnSxSe2-x单晶纳米片的可控制备方法,同时对锡二硫族化合物的明确、无损识别提供了方案。

在筒形件自动化对接过程中, 需对其姿态进行无靶标精密测量和调整。本文采用激光轮廓传感器对被测件进行扫描获得点云数据, 推导得出点云数据的直线拟合公式, 并进行了姿态拟合求解。基于蒙特卡洛数值模拟, 对筒形件的轴线拟合法和母线拟合法进行比较, 并根据两种方法各自的优缺点, 提出采用轴线拟合法求解俯仰角、母线拟合法求解偏转角的综合测量求解方法, 显著提高了姿态测量精度。此外, 探讨了截取椭圆个数、每个椭圆上的轮廓点数与姿态求解精度之间的关系, 为在满足测量精度的同时兼顾测量效率提供了参考依据。最后, 利用原理样机和激光跟踪仪进行了测量实验。实验结果显示, 轴线姿态角测量的绝对精度优于0.02°, 标准差低于0.01°, 由此证明了本文方法的有效性和准确性。