Fe原子吸附对单层WS2结构和性质的影响

徐位云 汪丽莉 宓一鸣 赵新新

引用本文: 徐位云,  汪丽莉,  宓一鸣,  赵新新. Fe原子吸附对单层WS2结构和性质的影响[J]. 物理化学学报, 2017, 33(9): 1765-1772. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705102 shu
Citation:  XU Wei-Yun,  WANG Li-Li,  MI Yi-Ming,  ZHAO Xin-Xin. Effect of Adsorption of Fe Atoms on the Structure and Properties of WS2 Monolayer[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(9): 1765-1772. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705102 shu

Fe原子吸附对单层WS2结构和性质的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(11504228)资助项目

摘要: 本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了Fe原子吸附对单层WS2结构和性质的影响。研究结果表明:Fe原子吸附在W原子的顶位最稳定,相应的原子吸附能为1.84 eV。Fe与衬底间的相互作用削弱了紧邻W-S键,使其键长增大0.011 nm。由于衬底原子的影响,Fe原子d轨道的电子重新分布,形成了2 μB左右的局域原子磁矩。在低覆盖度下(0.125和0.25 ML),磁性作用以超交换作用为主,铁磁序不稳定。而在高覆盖度下(0.5和1.0 ML),Fe原子间距减小,磁性作用以RKKY作用为主,铁磁序稳定。电子结构的计算结果显示,在高覆盖度下,Fe/WS2结构在费米能级处的电子自旋极化率等于100%。自旋向上与向下通道分别为间接带隙的半导体和金属。在1.0 ML覆盖度下,自旋向上的禁带宽度约为0.94 eV。这说明Fe原子吸附可以将直接带隙的WS2半导体转变成半金属,形成一种潜在的自旋电子器件材料。

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  • 发布日期:  2017-05-10
  • 收稿日期:  2017-03-24
  • 修回日期:  2017-04-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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