2004年，曼切斯特大学（University of Manchester）的Geim 小组成功分离出单原子层的石墨材料-石墨烯(graphene)，从而提出了二维材料的概念。在之后的十几年，科学家在追逐石墨烯的同时，一大批石墨烯之外的二维材料也被相继开发出来，过渡金属二硫族化合物（TMD）是二维材料家族的一大重要分支。

纳米材料具有较大的表面积/体积比和量子效应，因此，具有不同于体材料的优异性能。石墨烯作为一种比较成功的二维材料，其优异的电子结构、电传导性和较大的强度吸引了广大研究者们的注意。但是石墨烯的零带隙这一缺陷严重限制了它在某些领域中的应用。近年来，由于过渡金属硫化物材料（如MoS2、MoSe2、WS2、WSe2、NbS2等）具有半导体或超导性质，且在纳米级光电子学等领域广泛应用，因而引起了广大研究者们的兴趣。过渡金属硫化物二维材料不仅可以应用于电子学领域、能源技术领域、先进工程材料领域，而且还可以广泛地应用于自旋电子学领域。

二维过渡金属硫化物的化学式是MX2，M是指过渡金属元素（例如钼、钨、铌、铼、钛），X是指硫族元素（例如：硫、硒、碲）。通常，单层过渡金属硫化物呈现一种X-M-X的三明治结构。许多二维过渡金属硫化物的能带间隙在1-2eV范围内，随着层数的减少，能带间隙增加。一些二维过渡金属硫化物，例如钼和钨构成的硫族化合物，当材料为多层结构时，能带是间接带隙，当材料剥离成单层时，能带结构转变成了直接带隙。单层的二维过渡金属硫化物拥有直接带隙能带结构，可以提高光发射效率，为制备高性能光电器件带来了契机。块状二硫化钼的能带间隙是1.2eV，通过光致发光作用，三层、双层、单层的二硫化钼能带间隙分别增加到1.35、1.65、1.8eV。由于载流子在2D平面的量子限制效应，其他类型的二维过渡金属硫化物（例如：WSe2、MoSe2、WS2、ReSe2）的能带宽度也会随着层数的减少而增加。

由于过渡金属硫化物属于二维材料，并拥有带隙随层数变化的特性，使其可以被广泛的应用于从远红外到可见光区域的电磁光谱范围，并且有可能应用于紫外光范围。二维过渡金属硫化物包括多种电子能带结构，涵盖了导体、半金属、半导体、绝缘体和超导体等材料，使得它有广泛的光谱特性。

2016年6月7日，纽约州立大学的研究者利用机械剥离法制备出WSe2薄片，制作了双极结晶体管(BJT)，并且对器件的电流增益和光电流增益做了深入的研究，研究者利用静电栅控技术进行掺杂，制作出n-p-n，p-n-p两种BJT器件。通过对器件性能测试发现，WSe2 薄膜BJT器件具有1000的电流增益和40的光电流增益，表明静电栅技术可以实现有效的掺杂，并且增强器件性能。

2014年2月26日，爱尔兰的研究者对气相硫化法制备的不同厚度的MoS2薄膜进行了光谱椭圆法（SE）测量。用XRR、uv-可见吸收光谱和拉曼光谱对其进行了表征。建立了一种用于SE数据分析的MoS2光学色散模型。通过将光学模型函数与实验数据进行拟合，确定了光学常数(n,k)和厚度。

2015年2月13日，北京大学的研究者设计了通过测量其光学对比度来测量二维小尺寸材料折射率的方法。利用这种方法，他们提取了单层MoS2在400~750nm波长范围内的复折射率谱。通过分析在bulk MoS2中所获得的复折射率之间的差异，证明了该方法对于二维小尺寸材料都是有效的。

过渡金属二维硫化物具有非常丰富的电学性能、原子尺度的单层以及可能获得的直接带隙，使得它们在低功耗电子、柔性电子、光电子、应变电子或自旋电子等领域显示了广阔的应用潜力。因此，学会如何测量过渡金属二维硫化物的介电常数对于我们就很有必要了。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：TMD因其具有可调的本征带隙、高载流子迁移率、与光场很强的相互作用、内禀较强的自旋轨道耦合作用以及谷自由度等特性，在电学、光学、自旋电子学等器件领域具有巨大的应用前景。然而，由于测量困难，其一些基本物理参数，如介电常数，尚未得到详细的研究。因此，研究TMD的介电常数具有重要意义。本项工作从理论计算出发，从量子力学密度泛函理论出发，通过第一性原理来计算不同TMD二维材料的复折射率。
目标：

1、了解密度泛函理论与第一性原理，了解麦克斯韦方程。