H/Si(111) 上的并五苯和并四苯分子与薄膜：基于混合密度泛函理论的能级对齐
材料科学
2020-04-14 v2
摘要
有机-无机半导体异质结的电子性质强烈依赖于有机/无机组分中电荷载流子能级的对齐。在本工作中，我们利用全电子混合密度泛函理论，从第一性原理出发研究了两个典型的有机-无机半导体界面——单态裂变材料并四苯和并五苯在 H/Si(111) 上——的能级对齐。对于 H/Si(111) 上的孤立并四苯，发现其表现为 I 型异质结（最低能量电子态和空穴态均位于 Si 上）。对于孤立的并五苯，分子与半导体的价带顶是简并的。对于单层薄膜，我们展示了如何构建包含多达 1,192 个原子的超胞结构，以最小化无机表面与有机单层薄膜之间的应变。基于这些模型，我们预测两种并苯均会形成 II 型异质结（电子态位于 Si 上，类空穴态位于有机物上），表明有机与无机组分之间的界面处有利于电荷分离。本文讨论了从第一性原理出发，为无机基底上的弱键合有机分子和薄膜寻找合适的低能界面几何结构所需的步骤，这是任何计算能级对齐预测的必要前提。
引用
@article{arxiv.2004.02617,
title = {Pentacene and Tetracene Molecules and Films on H/Si(111): Level Alignment from Hybrid Density Functional Theory},
author = {Svenja M. Janke and Mariana Rossi and Sergey V. Levchenko and Sebastian Kokott and Matthias Scheffler and Volker Blum},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.02617},
year = {2020}
}
备注
36 pages, 15 figures, submitted v2: Corrected Affiliation No. 4