衬底屏蔽效应对 MoS$_2$ 中准粒子带隙与缺陷电荷跃迁能级的影响
材料科学
2018-09-05 v2
摘要
单层 MoS 已成为一种用于纳米电子和光电子器件的有趣材料。在此类器件设计中，衬底屏蔽和缺陷对 MoS 电子结构的影响是重要的考量因素。在此，我们采用第一性原理密度泛函理论（DFT）和 GW 计算来研究衬底屏蔽对单层 MoS 中准粒子带隙和缺陷电荷跃迁能级（CTLs）的影响。我们发现，以石墨烯和石墨作为衬底时，自由-standing 准粒子带隙分别发生 350 meV 和 530 meV 的巨大重整化。我们的结果得到了近期在这些体系上使用扫描隧道谱和光致发光激发谱实验测量的证实。硫空位是 MoS 中发现最丰富的本征缺陷。我们使用 DFT+GW 形式研究这些空位在 MoS 中的 CTLs。我们发现（+1/0）和（0/-1）CTLs 出现在 MoS 的本征带隙中。衬底屏蔽使（0/-1）能级相对于价带顶（VBM）的重整化量与带隙相同。这导致（0/-1）能级在自由-standing 情况以及存在衬底时均钉扎在导带底以下约 500 meV 处。另一方面，（+1/0）能级在所有情况下均位于 VBM 以上不到 100 meV。
引用
@article{arxiv.1710.09569,
title = {Substrate screening effects on the quasiparticle band gap and defect charge transition levels in MoS$_2$},
author = {Mit H. Naik and Manish Jain},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.09569},
year = {2018}
}