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通过稀土(Er、Tm、Lu)掺杂改造 WS2 单层空位缺陷:第一性原理研究
Physica Status Solidi (B) - Basic Solid State Physics ( IF 1.5 ) Pub Date : 2023-05-09 , DOI: 10.1002/pssb.202300055
Yang Zhao 1, 2 , Bing Yan 3 , Xianxiao Liang 1, 2 , Shaoxiang Liu 2 , Xuan Shi 2 , Hongquan Zhao 2
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二维 (2D) 材料中的空位缺陷对其性能至关重要。稀土原子对空位缺陷的替代掺杂导致了多种材料的多功能性,但其效果和相应的机制还远未得到解答。在此,基于哈伯德校正(DFT+U)的密度泛函理论,研究了WS 2单层中空位缺陷和稀土(RE = Er,Tm,Lu)掺杂的电子和光学性质。缺陷系统和掺杂系统的形成能分别在富W和富S条件下计算。WS 2的带隙4 × 4 × 1 超晶胞中存在一个 W 缺陷时,从直接转变为间接,而 S 缺陷不会改变超晶胞的带隙类型。当稀土原子掺杂在钨缺陷中时,带隙恢复为正向。具有本征缺陷和[W]缺陷中掺杂Lu的WS 2超级电池表现出非磁性,而Er和Tm掺杂的超级电池表现出明显的磁性。当RE原子取代W位点时,介电函数的虚部和吸收系数从可见光到近红外急剧增加,并且由于价带最大值的上升,带隙缩小。这项工作证明了 2D WS 2中的稀土掺杂是带隙和载流子工程的有效技术。



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更新日期:2023-05-09
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