基于密度泛函理论的镍掺杂MoS$_2$的相稳定性与拉曼/红外特征
材料科学
2021-07-01 v2
摘要
镍掺杂MoS是一种具有良好摩擦学、光电子和催化性能的层状材料。关于掺杂MoS的实验与理论大多集中于单层或有限颗粒：块体镍掺杂MoS的理论研究匮乏，且镍改变块体性质的机制在很大程度上尚未明确。我们利用密度泛函理论计算，确定了块体镍掺杂2H-MoS的结构、力学性质、电子性质和形成能随掺杂浓度的变化。我们发现了四种亚稳结构：Mo或S取代，以及四面体（t-）或八面体（o-）插层。我们计算了作为化学势函数的相图以指导实验合成。凸包分析表明，t-插层（优于o-插层）相对于相分离以及与其他含Ni、Mo、S化合物的比较都相当稳定；掺杂形成能约为0.1 meV/atom。插层形成强的层间共价键且不增大参数。镍掺杂在MoS的电子态密度中产生新态并移动费米能级，这对于调控电子和光学性质颇具意义。我们计算了红外与拉曼光谱，发现每个掺杂位点独有的新峰及已有峰的位移，因此可用于实验上识别位点——这一点此前一直难以确切实现。
引用
@article{arxiv.2010.02198,
title = {Phase Stability and Raman/IR Signatures of Ni-Doped MoS$_2$ from Density-Functional Theory Studies},
author = {Enrique Guerrero and Rijan Karkee and David A. Strubbe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.02198},
year = {2021}
}
备注
34 pages, 7 figures