第41卷第1期2024年2月J.At.Mol.Phys.,2024,41:016003(8pp)原子与分子物理学报JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICS过渡金属元素X(X=Mo,Tc,Ru)掺杂单层GaS的第一性原理研究Vol.41No.1Feb.2024周腾，钱国林，梁前，陈蓉，黄思丽，谢泉（贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所，贵阳550025）摘要：近年来，二维GaS由于其优异的性质引起了科研人员的关注．基于密度泛函理论计算了过渡金属元素X(X=Mo,Tc,Ru)掺杂单层二维GaS的电子结构、磁性性质及光学性质．计算结果表明：单层GaS材料为间接带隙的非磁性半导体，在对S位点进行替位式掺杂后,Ga-rich和S-rich条件的形成能均为正数，导致过渡金属元素Mo、Tc和Ru不能自发地进入单层GaS材料中：所有掺杂体系都引入了杂质能级，杂质能级主要由掺杂原子的4d轨道贡献．掺杂后所有体系的带隙都有所减小，上自旋和下自旋的能带结构不再对称,使得Mo掺杂体系呈现半金属铁磁性,Tc和Ru掺杂体系呈磁性半导体特性,Mo、Tc和Ru掺杂后的总磁矩分别为4μB，3μB和2μB，磁矩主要由掺杂原子的局域磁矩产生，掺杂后单层GaS的静介电常数得到提高，吸收谱出现红移，在可见光区和近红外区的吸收系数变大，对可见光的利用率增强，关键词：第一性原理；GaS；掺杂；光学性质中图分类号：0472First-principlesstudyoftransitionmetalelementsX(X=Mo,Tc,Ru)dopedmonolayerGaS文献标识码：ADOI:10.19855/j.1000-0364.2024.016003ZHOUTeng,QIANGuo-Lin,LIANGQian,CHENRong,HUANGSi-Li,XIEQuan(InstituteofAdvancedOptoelectronicMaterialsandTechnology,CollegeofBigDataandInformationEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China)Abstract:Asamemberofthetwo-dimensional(2D)materialfamily,2DGaShasattractedmuchattentionofresearchersinrecentyears,Inthispaper,theelectronicstructureproperties,magneticpropertiesandopticalpropertiesofmonolayer2DGaSdopedwithtransitionmetalelementsX(X=Mo,Tc,Ru)werecalculatedbasedonthedensityfunctionaltheory.ThecalculationresultsshowthatthemonolayerGaSmaterialisanon-magneticsemiconductorwithanindirectbandgap.WhentheSelementisreplaced,boththevaluesofthefor-mationenergyunderGa-richandS-richconditionsarepositive,indicatingthatthetransitionmetalelementsMo,TcandRucannotspontaneouslyenterintothemonolayerGaSmaterial.Alldopedsystemsdecr...
