p 区金属氧化物中的层状半导体电子化合物
材料科学
2025-03-05 v1
摘要
在传统电子化合物中，过剩电子局域在晶体空隙中作为阴离子。这些电子化合物大多是金属性的，且金属阳离子主要来自 s 区、d 区或稀土元素。在此，我们报道了一类在双层 SnO 和 PbO 中发现的基于 p 区金属的电子化合物，它们具有半导体特性，并在价带（VB）和导带（CB）中均具有电子化合物态，被称为二维“双极性”电子化合物。这些双层结构是混合电子化合物，过剩电子局域在层间区域，并与 VB 中 Sn 原子的轨道杂化，表现出与相邻金属原子的强类共价相互作用。与先前研究的混合电子化合物相比，Sn 和 Pb 的较高电负性增强了这些类共价相互作用，导致半导体带隙大幅增加至 2.5 eV。此外，CBM 主要源于金属态与间隙电荷之间的重叠，表明这是一个潜在的电子化合物，并形成具有小有效质量的类自由电子（FEL）态。这种状态为双层 SnO 中的电子和空穴提供了高载流子迁移率，表明其作为有前途的 p 型半导体材料的潜力。
引用
@article{arxiv.2411.12170,
title = {Layered semiconducting electrides in p-block metal oxides},
author = {Jiaqi Dai and Feng Yang and Cong Wang and Fei Pang and Zhihai Cheng and Wei Ji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.12170},
year = {2025}
}