二硫化钨的电子结构

由于具有较高的发光效率，强自旋-轨道耦合（约420 meV）和较大的激子束缚能以及2 eV的能隙（红光），二硫化钨被视作新型的二维层状半导体材料，在相关光电器件领域拥有相当广阔的发展前景。二硫化钨的电子结构（电子能带结构）极大地影响了它在光学电学领域的应用。

二硫化钨的能带结构主要受到钨原子的d轨道和硫原子的Pz轨道的杂化状态影响。 当二硫化钨的层数发生变化的时候，轨道的杂化状态也会发生相应的变化。当二硫化钨的层数由多层减薄为单层时，其1.3eV的间接带隙将变成2.1eV的直接带隙。量子局域效应引起的能带结构变化导致了这一现象。

通过第一性原理计算可以发现，K点的电子态受到钨原子d轨道的影响，但是d轨道并不受二硫化钨层数变化的影响；另一方面，钨原子的d轨道和硫原子的Pz轨道对T点的电子态起着决定作用，当二硫化钨层数减小时，层与层之间的耦合作用会改变T点的电子态。因此，层数变化是二硫化钨在直接和间接带隙之间相互转变的关键因素，而当二硫化钨的层数为单层时，带隙达到最大值，其光致发光强度最大。

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