Revista de Nanomateriais e Nanotecnologia Molecular

Propriedades fotoelétricas de SiC 2D dopado com La, Ce e Th: um estudo de primeiros princípios

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

A estrutura geométrica, estrutura de banda de energia, densidade de estados e propriedades ópticas do SiC bidimensional (2D) dopado com La, Ce e Th são investigadas usando o método do primeiro princípio. Os resultados da estrutura geométrica mostram que todos os átomos dopantes causam distorção óbvia da rede cristalina perto dos átomos dopantes, e o grau de distorção está relacionado ao raio covalente de diferentes átomos dopantes. O SiC 2D puro é um semicondutor de gap direto com um gap de 2,60 eV. Perto da energia de Fermi, a densidade de estados é composta principalmente de C-2p e Si-3p. Ao dopar com La, Ce e Th, o band gap do SiC 2D diminuiu e todos eles se transformaram em semicondutores de band gap quase diretos. A banda de valência do SiC 2D dopado com La e Th é composta principalmente de C-2p, Si-3p, La-5d e Th-6d, respectivamente, enquanto o dopado com Ce tem pouco efeito na banda de valência do SiC 2D. A banda de condução do SiC 2D dopado com La, Ce e Th é composta principalmente de Si-3p, La-5d, Ce-4f e Th-6s6d5f, respectivamente. Quando o átomo de Si é substituído pelo átomo de terras raras, os átomos de terras raras perdem suas cargas. A ligação do átomo de terras raras e do átomo de C tem covalente fraco, enquanto o iônico é mais forte. Entre todos os sistemas estudados, o SiC 2D dopado com La tem a maior constante dielétrica estática 2,33, o maior pico de ε2(ω) na região de baixa energia, o índice de refração máximo n0 1,53. O SiC 2D dopado com Ce tem a absorção máxima 6,88 × 104 cm-1 na região de baixa energia. O SiC 2D dopado com La ou Ce pode aumentar a absorção na região de menor energia, enquanto o dopado com Th diminuirá a absorção do SiC 2D na faixa de 0 ~ 15 eV. Os resultados da pesquisa fornecerão alguma orientação teórica para o desenvolvimento e aplicação do SiC 2D.