陶鹏程黄燕周孝好†陈效双陆卫

1)(中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海 200083)

2)(中国科学院大学,北京 100049)

掺杂对金属-MoS2界面性质调制的第一性原理研究∗

陶鹏程1)2)黄燕1)周孝好1)†陈效双1)陆卫1)

1)(中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海 200083)

2)(中国科学院大学,北京 100049)

(2016年12月27日收到;2017年3月1日收到修改稿)

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了卤族元素掺杂对金属-MoS2界面性质的影响,包括缺陷形成能、电子能带结构、差分电荷密度以及电荷布居分布.计算结果表明:卤族元素原子倾向于占据单层MoS2表面的S原子位置;对于单层MoS2而言,卤族元素的掺杂将在禁带中引入杂质能级以及导致费米能级位置的移动.对于金属-MoS2界面体系,结合Schottky-Mott模型,证明了卤族元素的掺杂可以有效地调制金属-MoS2界面间的肖特基势垒高度.发现F和Cl原子的掺杂将会降低体系的肖特基势垒高度.相比之下,Br和I原子的掺杂却增大了体系的肖特基势垒高度.通过差分电荷密度和布居分布的分析,阐明了肖特基势垒高度的被调制是因为电荷转移形成的界面偶极矩的作用导致.研究结果解释了相关实验现象,并给二维材料的器件化应用提供了调节手段.

肖特基势垒,二硫化钼,掺杂,密度泛函理论

1 引言

近年来,二维材料凭借其非比寻常的优良特性,包括电学、光学、磁学、热学以及力学特性等引起了人们的广泛关注,其中石……