基于 Tkatchenko-Scheffler 范德华方法对石墨烯/MoS2 双层异质结构的第一性原理研究

石墨烯/MoS$_2$ 范德华（vdW）异质结构因其独特的属性和功能而具有广阔的技术应用前景。全球许多实验和理论研究团队已为标定石墨烯/MoS$_2$ 异质结构的属性做出了杰出贡献。尽管一些研究团队已尝试使用{\it 第一性原理}计算对石墨烯/MoS$_2$ 异质结构建模，但不同理论团队的结果与实验发现之间存在若干差异。在本工作中，我们通过第一性原理方法重新审视该问题，并解决关于石墨烯/MoS$_2$ 异质结构中石墨烯与 MoS$_2$ 单层之间层间距以及费米能级附近狄拉克点位置的现有差异。我们发现 Tkatchenko--Scheffler 方法能有效评估长程 vdW 相互作用，并准确预测石墨烯与 MoS$_2$ 薄片之间的层间距。我们进一步研究了使用具有不同晶格失配量的 5$\times$5/4$\times$4 和 4$\times$4/3$\times$3 超胞几何结构所构建的优化石墨烯/MoS$_2$ 异质结构的电子、力学和振动性质。讨论了变化的层间距对异质结构电子性质的影响。我们的声子计算表明，对弱 vdW 相互作用非常敏感的层间剪切和呼吸声子模在描述所研究体系的热性质方面起着至关重要的作用。进一步讨论了异质结构的热力学和弹性性质。并将我们的结果与其他研究团队报道的结果进行了比较。