替代掺杂的 GeSe：通过应变工程调控氧化态
材料科学
2022-01-31 v1
摘要
层状硫族化物材料因丰富的电子、轨道和晶格激发，在阻变开关和能量收集（如光催化剂）等纳米电子学应用中具有广泛前景。本工作中，我们利用第一性原理计算研究了单硫族化物硒化锗 GeSe 在 13 种金属阳离子替代掺杂下的性质。系统考察了典型掺杂剂，包括 s 壳层（碱金属元素 Li 和 Na）、p 壳层（Al、Pb 和 Bi）、3d（Fe、Cu、Co 和 Ni）、4d（Pd 和 Ag）以及 5d（Au 和 Pt）元素。在所有阳离子掺杂剂中，Al 具有最高氧化态，意味着由电场驱动的高迁移率，且 Al 掺杂的 GeSe 可能是新型阻变开关器件的 promising 候选材料。我们表明，在掺杂 Fe、Co 或 Ni 时，GeSe 的带隙中存在许多局域诱导态，而在 Cu、Ag 和 Au 的情况下带隙中无此类态。Ag 和 Cu 分别带 +0.27 和 +0.35 电荷，正电荷有利于 GeSe 中的场驱动运动。相比之下，Au 略带负电，使 Au 掺杂的 GeSe 成为一种有前景的光催化剂并增强表面等离激元。此外，我们探索了 GeSe 中掺杂剂与应变的共存，发现 GeSe 中局域态随应变发生动态调节，其能级随应变依次上移/下移。这诱导了应变下掺杂剂的动态氧化态，在金属吸附原子运动引起显著变形的复合材料中应颇为常见。
引用
@article{arxiv.2201.11890,
title = {Substitutional Doped GeSe: Tunable Oxidative States with Strain Engineering},
author = {Zheng Shu and Yongqing Cai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.11890},
year = {2022}
}