二維材料邊緣缺陷對電子結構演變的理論分析

摘要

二維材料因其原子級厚度、特殊晶格結構和可調電子性質，在電子器件、光電轉換、催化反應和新型功能材料等領域具有重要研究價值。邊緣缺陷作為二維材料中普遍存在的結構因素，不僅改變材料局部原子配位元和成鍵狀態，也會引起電子態分佈、能帶結構和電荷密度的重新調整。本文從理論分析角度出發，圍繞邊緣原子缺失、邊緣重構和化學修飾三類典型缺陷，探討其對二維材料電子結構演變的影響機制。研究認為，邊緣缺陷可通過破壞晶格週期性形成局域電子態，通過改變軌道耦合方式調節帶隙和邊緣態分佈，並通過電荷轉移與軌道雜化影響費米能級位置和載流子輸運行為。邊緣缺陷並非單純的結構損傷，而是具有可設計性的電子結構調控單元。對其作用機制的理論認識，有助於推動二維材料在缺陷工程、光電器件和催化功能化設計中的進一步應用。