原子替位掺杂对单层Janus WSeTe电子结构的影响

摘要

基于第一性原理计算系统地研究了氮族、卤族和3d过渡金属元素(Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co)替位掺杂对单层Janus过渡金属硫族化合物WSeTe电子结构的影响.通过对能带结构、电荷转移以及磁性的分析,发现氮(卤)族原子替位掺杂单层WSeTe会发生本征半导体-p(n)型半导体的转变,Ti,V原子替位掺杂单层WSeTe会发生半导体-金属的转变.由于电荷转移以及氮族原子掺杂时价带顶的能带杂化现象,卤族和氮族非金属元素掺杂时价带顶Γ点附近的Rashba自旋劈裂强度在同一主族随着掺杂原子原子序数的增大而增大.3d过渡金属元素掺杂会产生能谷极化和磁性,其中Cr,Mn原子替位掺杂会产生高于100 meV的能谷极化,并且Cr,Mn,Fe元素掺杂在禁带中引入了电子自旋完全极化的杂质能级.研究结果对系统地理解单层WSeTe掺杂模型的性质具有重要意义,可以为基于单层WSeTe的电子器件设计提供理论参考.