Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe2电子结构及光学性质的理论研究

文章基于密度泛函理论,研究了本征及Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe₂的电子结构及光学性质。计算发现,本征单层MoSe₂和Nb-MoSe₂为直接带隙半导体,Fe-MoSe₂为间接带隙结构;Fe-MoSe₂较本征单层MoSe₂导电性大大提高,实现了由半导体向半金属的过渡。由态密度分析得出了本征及Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe₂能量状态主要由Mo 4d,Se 4p轨道电子所贡献的结论,并对各原子掺杂体系轨道电子的能量贡献和掺杂类型做了探讨。此外,还详细分析了费米能级附近的自旋态密度、杂质带、磁性之间的联系。光学性质方面,比较了本征单层MoSe₂与各掺杂体系的复介电常数和光吸收系数,在红外光区Fe-MoSe₂的吸收系数高于本征单层MoSe₂。本征单层MoSe₂的光吸收系数为9.69×10⁴ cm^-1,是区域最大吸收峰。上述研究表明,通过对单层MoSe₂的Nb,Fe掺杂可使电子输运特性得到了增强,为高活性自旋电子和光电子器件设计和研究开辟了新的前景。     

N掺杂对TiO2电子结构与光催化活性影响的理论研究

采用第一性原理超软赝势平面波方法对N掺杂TiO2的基态电子结构进行了计算研究。计算结果显示N取代O掺杂不仅把TiO2的价带位置升高了0.27 eV,而且在带隙中诱导了有N 2p、O 2p和Ti 3d构成的未占据电子态。这三态的相互作用使带隙态具有了展宽和离域化的特性。N掺杂TiO2电子结构改变的原因是由于形成了相对较强的N-Ti共价键。价带上移和扩展带隙态共同促进了N掺杂TiO2可见光催化活性的提高。