钒掺杂对 WS$_{2}$ 单层光学响应和电子结构的影响
介观与纳米尺度物理
2024-01-18 v1
摘要
最近有报道称，通过引入自旋极化的过渡金属原子作为掺杂剂，在半导体过渡金属二硫化物中实现了二维稀磁半导体。钒掺杂的 WS 和 WSe 单层就是这种情况，它们即使在室温以上也表现出铁磁有序。然而，目前仍缺乏对其电子能带结构及其对钒浓度依赖性的宽带表征。因此，我们在此进行功率依赖的光致发光、共振四波混频和差分反射光谱研究，以探究具有不同浓度的钒掺杂 WS 单层中接近 A 激子能量的光学跃迁。与单一的 A 激子峰不同，钒掺杂样品表现出两个光致发光峰，分别与跃迁至占据态和未占据态能带相关。此外，共振拉曼光谱和共振二次谐波产生测量显示，随着钒引入单层，B 激子发生蓝移，而 C 激子能量未发生变化。密度泛函理论计算表明，能带结构对钒的 Hubbard 修正敏感，并提出了几种情景来解释 A 激子能量区域周围的两个光致发光峰。我们的工作首次提供了这些二维稀磁半导体的宽带光学表征，揭示了 WS 单层可通过钒浓度调节的新颖电子特征。
引用
@article{arxiv.2401.09402,
title = {Effects of Vanadium Doping on the Optical Response and Electronic Structure of WS$_{2}$ Monolayers},
author = {Frederico B. Sousa and Boyang Zheng and Mingzu Liu and Geovani C. Resende and Da Zhou and Marcos A. Pimenta and Mauricio Terrones and Vincent H. Crespi and Leandro M. Malard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.09402},
year = {2024}
}