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Point Defects in Hexagonal SiP Monolayer: A Systematic Investigation on the Electronic and Magnetic Properties
Advanced Theory and Simulations ( IF 3.3 ) Pub Date : 2024-05-05 , DOI: 10.1002/adts.202400320 Chu Viet Ha 1 , R Ponce‐Pérez 2 , J. Guerrero‐Sanchez 2 , D. M. Hoat 3, 4
Advanced Theory and Simulations ( IF 3.3 ) Pub Date : 2024-05-05 , DOI: 10.1002/adts.202400320 Chu Viet Ha 1 , R Ponce‐Pérez 2 , J. Guerrero‐Sanchez 2 , D. M. Hoat 3, 4
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In this work, point defects are proposed to modify the electronic and magnetic properties of SiP monolayer. Pristine monolayer is a non-magnetic semiconductor 2D material with energy gap of 1.52(2.21) eV as predicted by PBE(HSE06) functional. Single Si vacancy ( ), Si+P divacancy ( ), and substituting one P atom by one Si atom ( ) magnetize significantly SiP monolayer. Herein, total magnetic moments between 1.00 and 2.00 are obtained . In contrast, no magnetism is induced by single P vacancy ( ), substituting one Si atom by one P atom ( ), and exchanging pair Si-P positions ( ). Moreover, significant magnetization of SiP monolayer is also achieved by doping with single Li and Cu atoms ( and ), as well as pair of Li and Cu atoms ( and ). Total magnetic moments between 0.84 and 1.42 are obtained. Interestingly, the half-metallicity is observed in and systems. When substituting P atom, F, Cl, and Br impurities reduce significantly the SiP monolayer bandgap, preserving its non-magnetic nature. In contrast, a total magnetic moment of 1.26 is obtained by doping with I atom. Results presented herein may introduce the defected and doped SiP systems as prospective 2D candidates for spintronic and optoelectronic applications.
中文翻译:
六角形 SiP 单层中的点缺陷:电子和磁性特性的系统研究
在这项工作中,提出了点缺陷来改变 SiP 单层的电子和磁性特性。原始单层是一种非磁性半导体二维材料,根据 PBE(HSE06) 泛函预测,其能隙为 1.52(2.21) eV。单Si空位( )、Si+P双空位( )和一个P原子被一个Si原子取代( )显着磁化SiP单层。这里,获得1.00和2.00之间的总磁矩 。相反,单个 P 空位 ( )、用一个 P 原子取代一个 Si 原子 ( ) 以及交换对 Si-P 位置 ( )。此外,SiP单层的显着磁化还可以通过掺杂单个Li和Cu原子( 和 )以及一对Li和Cu原子( )。获得的总磁矩在 0.84 和 1.42 之间。有趣的是,在 和 系统中观察到半金属性。当取代 P 原子时,F、Cl 和 Br 杂质显着降低了 SiP 单层带隙,保留了其非磁性性质。相比之下,通过掺杂I原子获得了1.26 的总磁矩。本文提出的结果可能会引入缺陷和掺杂的 SiP 系统作为自旋电子和光电应用的潜在 2D 候选系统。
更新日期:2024-05-05
中文翻译:
六角形 SiP 单层中的点缺陷:电子和磁性特性的系统研究
在这项工作中,提出了点缺陷来改变 SiP 单层的电子和磁性特性。原始单层是一种非磁性半导体二维材料,根据 PBE(HSE06) 泛函预测,其能隙为 1.52(2.21) eV。单Si空位( )、Si+P双空位( )和一个P原子被一个Si原子取代( )显着磁化SiP单层。这里,获得1.00和2.00之间的总磁矩 。相反,单个 P 空位 ( )、用一个 P 原子取代一个 Si 原子 ( ) 以及交换对 Si-P 位置 ( )。此外,SiP单层的显着磁化还可以通过掺杂单个Li和Cu原子( 和 )以及一对Li和Cu原子( )。获得的总磁矩在 0.84 和 1.42 之间。有趣的是,在 和 系统中观察到半金属性。当取代 P 原子时,F、Cl 和 Br 杂质显着降低了 SiP 单层带隙,保留了其非磁性性质。相比之下,通过掺杂I原子获得了1.26 的总磁矩。本文提出的结果可能会引入缺陷和掺杂的 SiP 系统作为自旋电子和光电应用的潜在 2D 候选系统。