单层 WSe2 中本征与 extrinsic 点缺陷的第一性原理研究
材料科学
2019-01-17 v1
摘要
我们给出单层(ML)WSe2 中本征与外来点缺陷的详细第一性原理密度泛函理论研究。在本征点缺陷中,Se 空位(Sevac)具有最低的形成能(不计可通过退火去除的 Se 吸附原子)。形成能次小(至少大 1 eV)的缺陷为 SeW(W 原子被 Se 取代的反位缺陷)、Wvac(W 空位)和 2Sevac(Se 双空位)。所有这些本征缺陷均具有非自旋极化的带隙态。石墨衬底的存在并不显著改变这些缺陷的形成能。对于外来点缺陷,我们聚焦于 O、O2、H、H2 和 C 与完美 WSe2 及其本征点缺陷的相互作用。在完美 WSe2 中,原子 O、H 和 C 的优先结合位点是间隙位。这些间隙缺陷没有带隙态。本征缺陷的带隙态因与 O、O2、H、H2 和 C 相互作用而被修饰。特别地,Sevac 和 2Sevac 的带隙态通过与 O 和 O2 相互作用被完全消除。这与 O 相关缺陷相比 H 和 C 相关缺陷显著更大的稳定性一致。O 的优先结合位是 Sevac,而 H 的优先结合位是 SeW。H 与 SeW 成键导致自旋极化的带隙态,这可能有助于自旋电子学应用中的缺陷工程。我们也计算了这些缺陷的电荷转移能级和电离能。间隙位 H 是有效施主,而所有其他缺陷在孤立 WSe2 单层中是深施主或受主。
引用
@article{arxiv.1901.05238,
title = {First Principles Study of Intrinsic and Extrinsic Point Defects in Monolayer WSe2},
author = {Yu Jie Zheng and Su Ying Quek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.05238},
year = {2019}
}