通过 DFTB 模拟探讨 Mn 在 NbSe$_2$ 双层中的脱嵌与扩散
材料科学
2026-01-30 v1
摘要
理解过渡金属原子在二维(2D)材料中的脱嵌和扩散行为对于推动其在自旋器件和其他新兴技术中的应用至关重要。本研究采用密度泛函紧密结合(DFTB)模拟来探讨锰(Mn)脱嵌到 NbSe 双层中的原子尺度机制。我们的结果表明，Mn 倾向于处于脱嵌和嵌入位置而非表面吸附，因为能量计算表明这些构型的稳定性更佳。Nudged elastic band(NEB)计算揭示了 Mn 脱嵌到层间隙的迁移能垒为 0.68 eV，与其他衬底相当，表明可及的扩散路径。分子动力学(MD)模拟进一步显示，脱嵌浓度具有依赖性行为。Mn 原子最初吸附在表面，然后逐渐向内部扩散，随着 Mn 浓度升高，在聚集效应出现之前实现有效脱嵌。这些结果为 Mn 原子在 NbSe 双层中的扩散路径和稳定性提供了有益见解，与实验观察一致，深化了杂原子脱嵌机制在过渡金属硫化物中的理解。
引用
@article{arxiv.2505.07781,
title = {Unraveling Mn intercalation and diffusion in NbSe$_2$ bilayers through DFTB simulations},
author = {Bruno Ipaves and Raphael B. de Oliveira and Guilherme da Silva Lopes Fabris and Matthias Batzill and Douglas S. Galvão},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.07781},
year = {2026}
}