二维组分复杂过渡金属硫族化物合金的高通量计算表征
材料科学
2020-10-14 v1
摘要
二维(2D)二元过渡金属硫族化物(TMC),如二硫化钼,作为光吸收器件材料表现出优异性能。二元 TMC 合金化可形成二维组分复杂 TMC 合金(CCTMCA),其具备组成 TMC 的显著特性。我们采用基于虚拟晶体近似(VCA)模型(VCA-DFT)的密度泛函理论(DFT)计算高通量工作流。我们通过预测 Mo-W-S-Se、Mo-W-S-Te 和 Mo-W-Se-Te 二维 CCTMCA 的平面内晶格常数、带隙、有效质量、自旋轨道耦合(SOC)和能带对齐等性质对该工作流进行测试。我们使用选定组分的晶胞和超胞计算相同性质,以验证 VCA-DFT 结果。上述五种性质的 VCA-DFT 结果与 DFT 计算结果相当,但在 MoSTe 和 WSTe 的若干性质上存在一定误差。此外,二维 CCTMCA 可形成用于光伏的 II 型异质结构。最后,我们使用 Mo0.5W0.5SSe、Mo0.5W0.5STe 和 Mo0.5W0.5SeTe 二维 CCTMCA 展示室温熵稳定合金。它们在 300K 下也表现出高电导率,有望用于光吸收器件。我们的工作表明,使用 VCA-DFT 计算的高通量工作流在效率与精度之间提供了权衡,为其他二维 CCTMCA 的计算设计及各类应用开辟了机遇。
引用
@article{arxiv.2008.06838,
title = {High-throughput computational characterization of two-dimensional compositionally complex transition-metal chalcogenide alloys},
author = {Duo Wang and Lei Liu and Neha Basu and Houlong L. Zhuang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.06838},
year = {2020}
}