原子吸附对二维GeSe光电性质的影响

摘要

GeSe作为一种Ⅳ-Ⅵ族半导体,具有优良的光电性质。二维GeSe具有直接带隙,带隙值在1.0~1.2 eV,与Si的带隙接近,因而单层GeSe可以用于光电领域。应用基于密度泛函理论的第一性原理方法探究了Al,O,B吸附对二维GeSe材料光电性质的影响,计算结果表明采用广义梯度近似(PW91形式下)交换关联泛函能够更好地描述GeSe单层的电子性质。吸附能计算结果表明,O,Al,B原子能稳定吸附在GeSe单层上,其中O形成的吸附最稳定。能带和态密度分析表明,吸附B,Al原子在带隙中产生的杂质能带使GeSe单层导电类型发生了改变,吸附原子调制了GeSe单层的带隙的宽度和光吸收的吸收边。光学性质计算结果表明,吸附原子影响了GeSe单层的折射率、消光性质,同时调控了光吸收和反射性质。Al吸附增强了从红外到可见光再到紫外光区整个光谱区的吸收;B吸附增强了从可见光到紫外光区的光吸收。同时,B,Al吸附也会增强光的反射,尤其是紫外光区的反射。总之,该研究为GeSe二维材料在光电领域的应用提供了可靠的理论依据。