凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2024年11月8日
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标题: 缺陷诱导的二维碳化硅量子特性:从局域和杂化DFT计算中的原子级洞察
标题: Vacancy-Induced Quantum Properties in 2D Silicon Carbide: Atomistic insights from semi-local and hybrid DFT calculations
摘要: 二维(2D)材料已成为量子技术和光电子学的有前景的平台,缺陷在其特性中起着关键作用。 我们对单层碳化硅(1L-SiC)中的硅和碳空位进行了全面的第一性原理研究,这是一种具有室温量子应用潜力的宽禁带二维半导体。 使用PBE、SCAN、r$^2$SCAN和HSE06泛函,我们揭示了硅空位和碳空位之间的显著特征差异。 形成能和电荷转变能级表现出强烈的泛函依赖性,与PBE计算相比,HSE06始终预测更高的值和更深的转变能级。 电子结构分析表明了相反的行为:硅空位产生高度局域化的状态并具有强自旋极化,而碳空位则产生更分散的状态且磁性较弱。 空位迁移研究显示,硅空位的迁移能垒明显低于碳空位,表明在中等温度下硅空位具有更高的迁移性。 使用PBE-DFPT计算的光学性质显示,在远红外区域存在与电荷状态相关的吸收,两种空位的正电荷状态表现出最强的响应。 硅空位和碳空位的互补特性——局域化与分散态、不同的磁性特性和不同的光学响应——表明在量子和光电子应用中缺陷工程的可能性。 我们的结果突显了先进泛函在准确描述缺陷特性中的关键重要性,并为理解二维材料中空位行为提供了全面的框架。
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