掺杂对新型二维材料磷烯光电性质的影响

张忠政, 张春红, 闫万珺, 覃信茂

(1 安顺学院数理学院, 贵州 安顺 561000;2 安顺学院电子与信息工程学院, 贵州 安顺 561000;3 安顺学院航空电子电气与信息网络工程中心, 贵州 安顺 561000)

0 引 言

自石墨烯问世以来,二维材料逐渐成为研究热点。然而由于石墨烯没有本征半导体带隙,限制了其在半导体材料领域的应用。继石墨烯、二硫化钼之后,张远波课题组发现了具有独特褶皱结构的磷烯材料[1]。众多学者关注并研究了二维材料磷烯的结构和优点。研究发现:磷烯是直接带隙半导体材料,不仅具有良好的电导率和热导率以及各向异性等优点,而且具有高载流子迁移率[2-8]。这些性质使得磷烯材料在光电材料领域备受关注并显示出巨大的应用潜力。

吸附和掺杂是调制材料性能的主要技术。如Cai 等[9]采用第一性原理方法对小分子CO、H2、H2O、NH3、NO、NO2和O2吸附磷烯的能量及电荷转移和磁性进行了研究。Hu 等[10]对Li、Na、Mg、Al、Cr、Fe、Co、Ni、Mo、Pd、Pt 和Au 吸附磷烯的结构、吸附能、生长模式、扩散势垒、磁性、偶极矩和功函数进行了研究。Jing 等[11]研究了三种典型有机分子吸附单层磷烯的电子和光学性质,发现磷烯的带隙会由于分子修饰而显著变窄,外加电场可对带隙进行进一步调制;表面分子修饰是增强磷烯在各个方向集光的有效方法。He 等[12]研究了亲电分子吸附单层磷烯的电荷转移行为。Srivastava 等[13]研究了空位和C、N、O、Fe、Co、Ni 吸附磷烯的电磁性质,发现了吸附后的磷烯材料能够对费米能级进行控制从而实现对磁矩的调节。Huang 等[14]研究了在不同浓度掺杂情况下N、As、Sb、Bi 掺杂对磷烯电子性质的影响。……