Revista de nanomateriales y nanotecnología molecular

Propiedades fotoeléctricas del SiC 2D dopado con La, Ce y Th: un estudio de primer principio

Wan-Jun Y, Xin-Mao Q, Chun-Hong Z, Zhong-Zheng Z y Shi-Yun Z

Se investiga la estructura geométrica, la estructura de la banda de energía, la densidad de estados y las propiedades ópticas del SiC bidimensional (2D) dopado con La, Ce y Th utilizando el método del primer principio. Los resultados de la estructura geométrica muestran que todos los átomos dopantes causan una distorsión obvia de la red cristalina cerca de los átomos dopantes, y el grado de distorsión está relacionado con el radio covalente de los diferentes átomos dopantes. El SiC 2D puro es un semiconductor de brecha directa con una brecha de 2,60 eV. Cerca de la energía de Fermi, la densidad de estados se compone principalmente de C-2p y Si-3p. Al dopar con La, Ce y Th, la brecha de banda del SiC 2D disminuye y todos ellos se convierten en semiconductores de brecha de banda casi directa. La banda de valencia del SiC 2D dopado con La y Th se compone principalmente de C-2p, Si-3p, La-5d y Th-6d, respectivamente, mientras que el dopado con Ce tiene poco efecto en la banda de valencia del SiC 2D. La banda de conducción del SiC 2D dopado con La, Ce y Th se compone principalmente de Si-3p, La-5d, Ce-4f y Th-6s6d5f, respectivamente. Cuando el átomo de Si se reemplaza por un átomo de tierras raras, los átomos de tierras raras pierden sus cargas. El enlace del átomo de tierras raras y el átomo de C tiene un covalente débil, mientras que el iónico es más fuerte. Entre todos los sistemas estudiados, el SiC 2D dopado con La tiene la constante dieléctrica estática más grande 2.33, el pico más grande de ε2(ω) en la región de baja energía, el índice de refracción máximo n0 1.53. El SiC 2D dopado con Ce tiene la absorción máxima 6.88 × 104 cm-1 en la región de energía más baja. El SiC 2D dopado con La o Ce puede mejorar la absorción en la región de energía más baja, mientras que el dopado con Th reducirá la absorción del SiC 2D en el rango de 0 ~ 15 eV. Los resultados de la investigación proporcionarán cierta orientación teórica para el desarrollo y la aplicación del SiC 2D.