叶建峰 秦铭哲 肖清泉 王傲霜 何安娜 谢泉

(贵州大学大数据与信息工程学院,新型光电子材料与技术研究所,贵阳 550025)

二维磁性材料的研究是一大热点,其中单层CrSi2 表现出优良的磁性,有望应用于自旋电子学等领域,但金属性限制了其部分层面的应用与发展.采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了不同元素(Ti,V,Co,Ni)、不同掺杂浓度(原子百分比为3.70%,7.41%,11.1%)对二维CrSi2 电子结构、磁学及光学性质的影响,期望改善二维CrSi2 材料的相关性质,也为开发基于二维CrSi2 的电子器件提供有效的理论基础.研究表明:二维CrSi2 在远红外以及紫外范围内的吸收系数与反射系数都很强,表现出优异的光学性质.在原子百分比为3.70%的浓度下掺杂Ti,V,Ni 后,成功打开了二维CrSi2 的带隙,导致其分别向间接半导体、稀磁半导体和半金属铁磁体转变,同时,掺杂能对单分子层CrSi2 的磁性进行有效的调控.掺杂后的二维CrSi2拥有良好的光学性质,多数掺杂体系的光学性质峰值增大并发生蓝移,但在原子百分比为11.1%的掺杂浓度下,吸收峰红移.二维CrSi2 有望成为高稳定性的新型自旋电子器件的制备材料.

1 引言

石墨烯[1]的问世开启了材料科学领域新的篇章,其单分子层结构具有优异的性能,包括量子霍尔效应、优秀的透光率、低电阻率和高载流子迁移率等[2−5],在超级电容储能、半导体和光电器件及航空航天多方面展现出了无穷的潜力.2018 年,“魔角”石墨烯[6]的提出,进一步推动了二维材料超导及……