单空位缺陷对二维δ-InSe稳定性的影响

二维InSe半导体材料由于其优异的电学性能以及适中可调的带隙等优点,引起了研究者的关注.材料中的空位缺陷不仅影响材料的光电学特性,还影响材料的环境稳定性.相比于InSe材料中的其他相, δ-InSe具有更优异的材料性能,然而关于对该材料环境稳定性影响的研究未见报道.本文基于密度泛函理论,系统研究了O₂环境下二维δ-InSe材料的稳定性问题.结果表明:1)在O₂环境下,完美δ-InSe表面具有良好的惰性和稳定性, O₂分子在其表面从物理吸附到解离吸附需要克服1.827 eV的势垒; 2) Se空位(V_Se)的存在则会促进δ-InSe的氧化反应,被氧化的过程仅需克服0.044 eV的势垒,说明V_Se的存在使δ-InSe在O₂环境下的稳定性显著下降,此外被O₂分子氧化的δ-InSe单层有利于H₂O分子的解离吸附; 3)含有In空位(V_In)的δ-InSe被氧化的速率较慢, O₂     

Te掺杂对二维InSe抗氧化性以及电子结构的影响

In Se作为一种典型的二维层状半导体材料,具有优异的电学性能以及适中可调的带隙,在光电器件中表现出诱人的应用前景.然而有研究表明,单硒空位(Vse)体系的In Se易受O₂分子影响,造成In Se材料降解,严重影响其在电子器件领域的应用.本文基于In Se降解机理,提出了碲(Te)替位掺杂的方法,用于提升该材料的环境稳定性.利用密度泛函理论对不同体系电子结构、吸附能、能量反应路径等进行分析,发现Te掺杂不仅显著改善缺陷引起的In Se降解问题,同时可消除Vse产生的缺陷态,起到缺陷补偿作用.具体研究结果如下:1) O₂分子在Te掺杂In Se表面(In Se-Te)的解离能垒高达2.67 e V,说明其具有较强的抗氧化能力;2) O₂分子在In Se-Te表面保持3.87?的距离,吸附能仅有–0.03 e V,表明O₂分子物理吸附在其单层表面;3) Te掺杂不仅提升材料抗氧化能力,同时还消除了Vse产生的缺陷态.该研究结果将有助于进一步提升In Se二维材料器件的环境稳定性,推动In Se二维器件...