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La, Ce, Nd掺杂对单层MoS2电子结构的影响

雷天民 吴胜宝 张玉明 郭辉 陈德林 张志勇

La, Ce, Nd掺杂对单层MoS2电子结构的影响

雷天民, 吴胜宝, 张玉明, 郭辉, 陈德林, 张志勇
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  • 为了研究稀土掺杂对单层MoS2电子结构的影响,文章基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了本征及La,Ce,Nd掺杂单层MoS2的晶格参数、能带结构、态密度和差分电荷密度. 计算发现,稀土掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径大小有关,La 杂质附近的键长变化最大,Nd杂质附近的键长变化最小. 能带结构分析表明,La 掺杂可以在MoS2的禁带中引入3个能级,Ce 掺杂可以形成6个新能级,Nd掺杂可以形成4 个能级,并对杂质能级属性进行了初步分析. 差分电荷密度分布显示,稀土掺杂可以使单层MoS2 中的电子分布发生改变,尤其是f电子的存在会使差分电荷密度呈现出反差极大的物理图象.
    • 基金项目: 国家科技重大专项(批准号:2011ZX02707)资助的课题.
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    Li Y, Zhou Z, Zhang S, Chen Z 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 16739

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-02
  • 修回日期:  2014-01-13
  • 刊出日期:  2014-03-05

La, Ce, Nd掺杂对单层MoS2电子结构的影响

  • 1. 西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院, 西安 710071;
  • 2. 西安电子科技大学微电子学院, 西安 710071;
  • 3. 西北大学信息科学与技术学院, 西安 710069
    基金项目: 

    国家科技重大专项(批准号:2011ZX02707)资助的课题.

摘要: 为了研究稀土掺杂对单层MoS2电子结构的影响,文章基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了本征及La,Ce,Nd掺杂单层MoS2的晶格参数、能带结构、态密度和差分电荷密度. 计算发现,稀土掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径大小有关,La 杂质附近的键长变化最大,Nd杂质附近的键长变化最小. 能带结构分析表明,La 掺杂可以在MoS2的禁带中引入3个能级,Ce 掺杂可以形成6个新能级,Nd掺杂可以形成4 个能级,并对杂质能级属性进行了初步分析. 差分电荷密度分布显示,稀土掺杂可以使单层MoS2 中的电子分布发生改变,尤其是f电子的存在会使差分电荷密度呈现出反差极大的物理图象.

English Abstract

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