结合实验与理论识别单层过渡金属硫族化物中作为大量点缺陷的取代氧
材料科学
2020-03-10 v2
摘要
硫族空位被认为是二维（2D）过渡金属硫族化物（TMD）半导体中最丰富的点缺陷，并被预测会产生深带隙内态（IGS）。因此，2D-TMD 光学响应中的重要特征通常归因于硫族空位，并间接得到透射电子显微镜（TEM）与扫描隧道显微镜（STM）图像的支持。然而，TEM 成像测量无法直接获取单个缺陷的电子结构；尽管扫描隧道谱（STS）是局域电子结构的直接探测手段，但对 2D-TMD 中点缺陷的原子分辨 STM 图像化学性质的判读可能存在歧义。因此，将 2D-TMD 中的点缺陷归属为空位或不同种类的取代原子，及其对电子性质的影响，一直缺乏一致性且未达成共识。在此，我们结合低温非接触原子力显微镜（nc-AFM）、STS 以及最先进的从头算密度泛函理论（DFT）与 GW 计算，确定了 2D-TMD 中常见最丰富硫族位点缺陷的结构与电子性质。令人惊讶的是，我们所探测的所有硫族缺陷均未观察到 IGS。我们的结果与分析强烈表明，在标准环境中制备与测量的 2D-TMD 中，常见的硫族缺陷是取代氧而非空位。
引用
@article{arxiv.1810.03364,
title = {Identifying substitutional oxygen as a prolific point defect in monolayer transition metal dichalcogenides with experiment and theory},
author = {Sara Barja and Sivan Refaely-Abramson and Bruno Schuler and Diana Y. Qiu and Artem Pulkin and Sebastian Wickenburg and Hyejin Ryu and Miguel M. Ugeda and Christoph Kastl and Christopher Chen and Choongyu Hwang and Adam Schwartzberg and Shaul Aloni and Sung-Kwan Mo and D. Frank Ogletree and Michael F. Crommie and Oleg V. Yazyev and Steven G. Louie and Jeffrey B. Neaton and Alexander Weber-Bargioni},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.03364},
year = {2020}
}