通过替位掺杂调控 GaP 单层的电子、磁与光学性质：第一性原理研究
材料科学
2023-09-26 v1
摘要
本文中，我们给出基于第一性原理的密度泛函理论对 pristine 及掺杂磷化镓（GaP）单层的构型稳定性、电子、磁与光学性质的系统研究。发现 pristine GaP 单层具有周期性的屈曲结构，间接带隙为 2.15 eV。考虑了在 Ga 位以 X（B、Al、In、C、Si、Ge、Sn、Zn、Cd）掺杂，以及在 P 位以 Y（N、As、Sb、O、S、Se、Te、Zn、Cd）掺杂，并在 Ga 位掺 In 后观察到间接到直接的带隙转变。若干情形下，掺杂后带隙发生显著变化，而当 O 取代 P 位时体系变为金属性。对具掺杂诱导磁性的单层计算了自旋极化能带结构，发现某些情形下某一自旋取向出现直接带隙。对此类情形，我们探究了自旋依赖光学性质的有趣可能性。此外，若干情形下某一自旋取向的带隙极小，暗示可通过掺杂调控半金属性。对具直接带隙的层，计算所得光学吸收谱覆盖可见光与紫外区的宽能量范围。所计算的 pristine 与掺杂结构的形成能均很小，表明此类结构在实验室中实现颇为可行。总体而言，我们的结果表明掺杂 GaP 单层是一种在纳米电子、自旋电子、光电子、太阳能电池等方面具有潜在广泛应用范围的材枓。
引用
@article{arxiv.2309.13267,
title = {Engineering the electronic, magnetic, and optical properties of GaP monolayer by substitutional doping: a first-principles study},
author = {Khushboo Dange and Rachana Yogi and Alok Shukla},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13267},
year = {2023}
}
备注
39 pages, 17 figures