单层二硫化钨中Er3+缺陷的从头算研究

我们使用密度泛函理论（DFT）探索单层$WS_{2}$中$E r_{W}$点缺陷的物理性质。我们的计算表明，即使在超胞中存在净负电荷的情况下，电子也会局域于与钨空位（$V_{W}$）相关的悬键处以及$E r^{3+}$离子位点。该系统具有一组带隙内缺陷态，其中一些与其他宿主中孤立$E r^{3+}$离子所呈现的缺陷态相似。在这两种情况下，杂化程度都较低，即轨道表现出强烈的Er或W特征。通过计算随波长变化的吸收谱，我们确定了一组广泛的跃迁，其中包括一个可能与其他宿主中观测到的$E r^{3+}$ $4I_{15/2} \rightarrow 4I_{13/2}$跃迁相符的跃迁。结合自旋活性核的固有低浓度以及宿主的二维性质，这些性质表明$E r:WS_{2}$可作为实现自旋量子比特并随后与其他纳米级光电子器件集成的潜在平台。