缺陷诱导的二维氮化物单层电子性质调制的计算洞察
材料科学
2025-10-16 v1 其他凝聚态物理
摘要
二维(2D)氮化物材料，如六方氮化硼(h-BN)、石墨相氮化碳(g-CN)和铍氮烯(BeN)，因其独特的结构和电子性质，已成为下一代电子、光电子和能源应用的有前景候选材料。本研究系统研究了空位缺陷，特别是氮和组成原子空位对这些材料电子性质的影响。我们的发现表明，氮空位的引入显著改变了这些材料的电子特性。在h-BN中，氮单空位的存在将功函数从5.97 eV显著降低至3.45 eV，这是任何二维材料中报道的最低值之一。此外，该缺陷将带隙从4.6 eV减小到0.64 eV，使材料趋向半金属行为。这伴随着费米能级附近平带的出现，表明存在强电子-电子相互作用。在g-CN中，氮空位导致功函数和带隙减小，双氮空位使材料几乎呈金属性。在BeN中，氮空位导致最小的电荷重新分布和功函数的轻微增加，突出了该材料独特的电子行为。这些结果强调了空位工程在调控二维氮化物材料电子性质方面的潜力，为设计具有定制功函数和带隙的材料用于光电子学、自旋电子学和催化应用提供了途径。
引用
@article{arxiv.2510.13440,
title = {Computational Insights into Defect Induced Modulation in Electronic Properties of 2D Nitride Monolayers},
author = {Shreya G. Sarkar and Kuneh Parag Shah and Brahmananda Chakraborty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.13440},
year = {2025}
}
备注
38 pages, 10 figures with supporting information of 20 pages,14 figures