जर्नल ऑफ़ नैनोमटेरियल्स एंड मॉलिक्यूलर नैनोटेक्नोलॉजी

La, Ce, Th डोप्ड 2D SiC के फोटोइलेक्ट्रिक गुण: एक प्रथम सिद्धांत अध्ययन

वान-जून वाई, शिन-माओ क्यू, चुन-हांग जेड, झोंग-झेंग जेड और शि-यूं जेड

प्रथम-सिद्धांत विधि का उपयोग करके La, Ce और Th डोप किए गए दो-आयामी (2D) SiC की ज्यामितीय संरचना, ऊर्जा बैंड संरचना, अवस्थाओं का घनत्व और ऑप्टिकल गुणों की जांच की जाती है। ज्यामितीय संरचना के परिणाम बताते हैं कि सभी डोपिंग परमाणु डोपिंग परमाणुओं के पास क्रिस्टल जाली के स्पष्ट विरूपण का कारण बनते हैं, और विरूपण की डिग्री विभिन्न डोपिंग परमाणुओं के सहसंयोजक त्रिज्या से संबंधित होती है। शुद्ध 2D SiC 2.60 eV के अंतराल वाला एक प्रत्यक्ष-अंतर अर्धचालक है। फर्मी ऊर्जा के पास, अवस्थाओं का घनत्व मुख्य रूप से C-2p और Si-3p से बना होता है। La, Ce और Th के साथ डोपिंग करने पर, 2D SiC का बैंड गैप कम हो गया और वे सभी अर्ध-प्रत्यक्ष बैंड-गैप अर्धचालक में बदल गए। La और Th डोप वाले 2D SiC के वैलेंस बैंड मुख्य रूप से क्रमशः C-2p, Si-3p, La-5d और Th-6d से बने होते हैं, जबकि Ce-डोप का 2D SiC के वैलेंस बैंड पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। La, Ce और Th डोप वाले 2D SiC के कंडक्शन बैंड मुख्य रूप से क्रमशः Si-3p, La-5d, Ce-4f और Th-6s6d5f से बने होते हैं। जब Si परमाणु को दुर्लभ पृथ्वी परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो दुर्लभ पृथ्वी परमाणु अपना आवेश खो देते हैं। दुर्लभ पृथ्वी परमाणु और C परमाणु के बंधन में कमजोर सहसंयोजक होता है, जबकि आयनिक मजबूत होता है। अध्ययन की गई सभी प्रणालियों में, La-डोप वाले 2D SiC में सबसे बड़ा स्थैतिक परावैद्युत स्थिरांक 2.33, निम्न ऊर्जा क्षेत्र में ε2(ω) का सबसे बड़ा शिखर, अधिकतम अपवर्तक सूचकांक n0 1.53 है। Ce-डोप्ड 2D SiC में निम्न ऊर्जा क्षेत्र में अधिकतम अवशोषण 6.88 × 104 cm-1 है। La या Ce डोप्ड 2D SiC निम्न ऊर्जा क्षेत्र में अवशोषण को बढ़ा सकता है, जबकि Th-डोप्ड 0 ~ 15 eV की सीमा में 2D SiC के अवशोषण को कम करेगा। शोध के परिणाम 2D SiC के विकास और अनुप्रयोग के लिए कुछ सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करेंगे।