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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

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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

Effects of La, Ce and Nd doping on the electronic structure of monolayer MoS2

Lei Tian-Min, Wu Sheng-Bao, Zhang Yu-Ming, Guo Hui, Chen De-Lin, Zhang Zhi-Yong
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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.
    To study the effect of rare earth element doping on the electronic structure of monolayer MoS2, the lattice parameters, band structures, density of states, and electron density differences of La, Ce and Nd doped and intrinsic monolayer MoS2 are calculated, respectively, using first-principles density functional theory based on the plane wave pseudopotential method in this paper. Calculations indicate that variations of bond length near La impurity are maximum, but they are the minimum near Nd impurity. Analysis points out that lattice distortion in doped monolayer of MoS2 is relative to the magnitude of the covalent radius of doping atom. Analysis of band structure shows that La, Ce and Nd doping can induce three, six and four energy levels, respectively, in the forbidden band of MoS2, and that the properties of impurity levels are analyzed. Rare earth doped monolayer MoS2 make change in electron distribution through the analysis of electron density difference, and especially, the existence of f electrons can induce the electron density difference to exhibit a physical image with a great contrast.
    • 基金项目: 国家科技重大专项(批准号:2011ZX02707)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Science and Technology Major Project of the Ministry of Science and Technology of China (Grant No. 2011ZX02707).
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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

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