Point defects in the semiconducting β -TeO2 monolayer: Structural stability and electronic properties
Abstract
最近新型二维半导体材料β-TeO2在实验上成功制备，并且呈现出优异的光电性质，受到学界的广泛关注。我们采用第一性原理方法系统地研究了单层β-TeO2中本征点缺陷(空位、间隙及反位缺陷)和替代缺陷的结构稳定性、电子性质和磁性。贫氧条件下最易出现的空位、间隙、反位和替代缺陷分别是VO1、Oi、TeO2和FO,而富氧条件下是VO1、Oi、TeO2和SbTe。引入空位缺陷(VO1、VO2和VTe),间隙缺陷(Tei)和反位缺陷（OTe,TeO1和TeO2）后，β-TeO2单层不会产生磁性且仍保持半导体特性，但其带隙中会引入丰富的自旋双重简并缺陷态，从而导致体系的带隙显著减小。相比之下，间隙缺陷(Oi)的引入既不诱导磁性也未在带隙中引入缺陷态，体系保持为半导体且带隙基本不变。然而，所有的替代缺陷(FO1、FO2、NO1、NO2、ITe、SbTe)均会给单层β-TeO2引入磁性,并在带隙中形成自旋极化的缺陷态，使体系转变为磁性半导体。此外，我们还详细分析了缺陷态和磁矩的来源和机制。我们的研究有助于理解二维β-TeO2的缺陷性质,并为其在电学和自旋电子学器件方面的应用提供理论基础。
Fields of Study & Subjects
2D Materials and Applications
Topological Materials and Phenomena
Transition Metal Oxide Nanomaterials
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 9
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- ZH