Bi₂SeO₅中显著的阳离子-阳离子反位缺陷主导现象
材料科学
2025-12-02 v1
摘要
Bi₂SeO₅作为一种新近被鉴定出的具有高介电常数的范德华单晶介质，在二维电子器件的发展中扮演着关键角色。在本工作中，我们基于杂化泛函的第一性原理计算系统地研究了Bi₂SeO₅的缺陷性质。尽管Bi₂SeO₅是一个化学三元化合物，但每个组成元素占据若干晶体学上不等价的晶格位置，使其缺陷化学极为复杂。由于Se的异常+4阳离子价态，同主族阴离子反位缺陷（Se_O和O_Se）的缺陷形成能极高，因此其浓度可忽略不计。相比之下，显著的阳离子-阳离子反位缺陷Bi_Se和Se_Bi成为主导缺陷。六种类型V_O缺陷的形成能表现出显著差异，表明位于不等价原子位点上的相同缺陷类型可以展现出截然不同的性质。在富O且贫Se/Bi条件下，Bi₂SeO₅表现出相对稳健的p型导电行为。反之，在贫O且富Se/Bi条件下，或在O、Se和Bi分压的中间区域，Bi₂SeO₅表现为本征半导体或由于强施主-受主补偿而呈现极弱的n型导电行为。本研究为指导高性能Bi₂SeO₅基电子器件的设计与开发提供了理论依据。
引用
@article{arxiv.2512.01284,
title = {Extraordinary cation-replace-cation antisite defect predominate in Bi2SeO5},
author = {Chen-Min Dai and Feifan Bian and Yafeng Zhang and Jiaqi Chen and Zenghua Cai and Menglin Huang and Chunlan Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.01284},
year = {2025}
}