氧原子吸附调控蓝磷/石墨烯异质结构的肖特基势垒

控制纳米电子器件的p型传输仍然是降低肖特基势垒的主要挑战。为了解决这个问题,采用半经验色散校正方案的第一性原理,系统研究了不同浓度的O原子吸附掺杂对蓝磷/石墨烯异质结构层间相互作用和电子性质的影响。结果表明,异质结界面内的O原子吸附可以增强界面结合。并通过改变界面内O原子吸附浓度来调节p型肖特基势垒的高度。进一步发现,通过增加界面内O原子的吸附浓度,可以降低p型肖特基势垒的高度,从而实现高效的电荷转移。最后,界面电荷的重新分布会导致费米能级的移动,而费米能级决定了肖特基势垒的高度。

硼掺杂单层MoSi_(2)N_(4)锂离子吸附与扩散行为的第一性原理研究

采用平面波超软赝势方法研究了硼掺杂单层MoSi_(2)N_(4)的锂离子吸附与扩散行为。建立了替换位、间隙位、吸附位硼掺杂单层MoSi_(2)N_(4)三类物理模型(共6种构型)。结果表明:硼原子替换表面氮原子的构型最为稳定,该构型下的锂离子吸附能在-1.540~-1.910 eV之间。通过分析电子密度差分图,可知硼掺杂引起MoSi_(2)N_(4)表面的电荷重新分布,即硼与氮获得了来自锂离子的电子转移,导致锂离子在其表面吸附能增加。比较锂离子在硼掺杂MoSi_(2)N_(4)表面的吸附能,推断其扩散路径为D→F,扩散势垒为0.077 eV,表明锂离子在该表面具有较高的脱嵌速率。

平面应变对二维单层MoSi_(2)N_(4)能带结构和光电性质的影响

二维单层MoSi_(2)N_(4)具有优异的载流子输运能力与出色的化学稳定性,受到了广泛关注,但其光电性质与外加平面应变间的内在关系尚未展开深入探讨。本研究采用平面波超软赝势方法探索了平面应变对二维单层MoSi_(2)N_(4)能带结构和光电性质的影响,发现单层MoSi_(2)N_(4)为间接带隙半导体,其价带顶由Mo4d轨道和部分N2p轨道杂化而成,导带底则均由Mo4d轨道组成。在拉应变作用下,单层MoSi_(2)N_(4)的带隙逐渐变窄且光生载流子的有效质量不断减小;在压应变作用下,其带隙逐渐变宽,光生载流子的有效质量缓慢增大。值得注意的是,当压应变ε=-2.8%时,体系由间接带隙转变为直接带隙。单层MoSi_(2)N_(4)的光学吸收表现出明显的各向异性,且在平面应变作用下光吸收带边发生了不同程度的移动,有效地拓展了体系的光谱响应范围,有利于提升光电特性。这可为进一步研究二维单层MoSi_(2)N_(4)在新型可调谐纳米光电器件领域的应用提供理论指导。

二维单层MoSi_(2)X_(4)(X=N,P,As)的电子结构及光学性质研究

采用平面波超软赝势方法研究了二维单层 MoSi_(2)X_(4) (X=N,P,As)的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果显示,基于单层 MoSi_(2)N_(4)的两种同分异构体 M1 和 M2 所构建的六种晶体结构具有较好的动力学稳定性.通过能带和有效质量的计算,单层MoSi_(2)N_(4)在 MoSi_(2)X_(4) (X=N,P,As)六种晶体结构中显示出最宽的间接带隙和最高的载流子迁移率.随后带边电位的计算结果表明,单层 MoSi_(2)N_(4)带边势分别为 M1:-0.368、1.416 V,M2:-0.227、1.837 V,其结果相较于MoSi_(2)P_(4)和 MoSi_(2)As_(4)导带边电位更负,价带边电位更正,是六种晶体结构中最适合用作光催化剂的材料.同时,光吸收谱的计算结果显示,单层 MoSi_(2)N_(4)的光学吸收表现出明显的各向异性,在可见光和紫外光波段内具有较强的光吸收能力,说明其在可见光催化领域有着潜在的应用前景.这些结果为进一步深入研究二维单层 MoSi_(2)N_(4)在光催化水解领域的应用提供了理论指导.