二硫化鎢的電子結構

由於具有較高的發光效率，強自旋-軌道耦合（約420 meV）和較大的激子束縛能以及2 eV的能隙（紅光），二硫化鎢被視作新型的二維層狀半導體材料，在相關光電器件領域擁有相當廣闊的發展前景。二硫化鎢的電子結構（電子能帶結構）極大地影響了它在光學電學領域的應用。

二硫化鎢的能帶結構主要受到鎢原子的d軌道和硫原子的Pz軌道的雜化狀態影響。 當二硫化鎢的層數發生變化的時候，軌道的雜化狀態也會發生相應的變化。當二硫化鎢的層數由多層減薄為單層時，其1.3eV的間接帶隙將變成2.1eV的直接帶隙。量子局域效應引起的能帶結構變化導致了這一現象。

通過第一性原理計算可以發現，K點的電子態受到鎢原子d軌道的影響，但是d軌道並不受二硫化鎢層數變化的影響；另一方面，鎢原子的d軌道和硫原子的Pz軌道對T點的電子態起著決定作用，當二硫化鎢層數減小時，層與層之間的耦合作用會改變T點的電子態。因此，層數變化是二硫化鎢在直接和間接帶隙之間相互轉變的關鍵因素，而當二硫化鎢的層數為單層時，帶隙達到最大值，其光致發光強度最大。

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