单层SnS薄膜的光吸收特性及应变调控：基于第一性原理计算的GW-BSE方法

李文涛

(陕西科技大学 文理学院， 陕西 西安 710021)

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自从石墨烯被发现以来，由于其新奇的电子结构和物理性质，使得人们对这类层状二维材料的研究产生了浓厚的兴趣[1].近年来，越来越多的二维材料相继被发现和制备出来，包括过渡金属硫化物、氮化硼、黑磷、硅烯和硼烯等[2].其中，由Ⅳ族和Ⅵ族元素(如Sn、Ge和S、Se等)组成的一类层状化合物，每层拥有和黑磷类似的结构，层间则由较弱的范德瓦尔斯力相互连接，因此在这类结构中也能够实现单层的二维薄膜[3].单层SnS作为这类新型二维材料的代表，由于其能带中存在带隙，并且组成元素在自然界含量丰富，成本低廉且无毒无害，因而在表面催化、吸附、光电和热电等领域具有广阔的应用前景[4].近来，已有研究报道在实验中成功制备出单层SnS的二维薄片[5]，也有研究工作指出其载流子的迁移率可能较MoS2高[6].

二维材料的电子结构和带隙宽度直接决定了其在电子器件、光催化以及太阳能电池和光电及传感等领域中的可能应用前景[7].因此，探索以SnS为代表的这类新型二维半导体材料的电子结构，揭示其的能带类型和带隙宽度等，进而阐明其光吸收特性，以及针对这些物性可能实现的调控手段等，是进一步拓展其在低维人工器件和光电应用领域的迫切需求.针对单层的SnS薄膜，近年来已有部分理论研究工作揭示了其中缺陷的形成以及过渡金属元素掺杂对材料电子结构的影响[8].此外，还有理论研……