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伊曼紐爾生物化學物理研究所Zakhar I. Popovb課題組--通過DFT計算與鹵素摻雜的MoS2和MoSe2單分子層相互作用誘導石墨烯自旋極化

磁性鹵素摻雜的MoX₂(X = S，Se)單層，通過鄰近效應可影響石墨烯的電子結構。借助最新的計算可以觀察到此過程。發(fā)現(xiàn)鹵素 (F, Cl, Br, I)取代一個硫原子會導致MoX₂的n型摻雜。來自摻雜劑的附加電子位于具有最接近Mo原子的結合軌道上，并導致在二鹵化硅層中形成磁性。對鹵素摻雜的MoX₂/石墨烯異質結構的詳細分析表明，在費米能量附近，石墨烯中存在自旋極化。在MoSe₂/石墨烯異質結構的石墨烯層中，碘摻雜了MoSe₂，在費米能量附近觀察到明顯的自旋極化和n型摻雜。同時，氟摻雜的MoSe₂不會在石墨烯中引起n摻雜，而自旋極化仍會發(fā)生。通過STM測量，證明了即使在頂部沉積石墨烯層，也可以檢測MoX₂基面上鹵素雜質的排列的可能性，這無疑有助于異質結構的電子方案和元件的制造提供有用的信息，以便進一步應用于納米電子學和自旋電子學。

Figure 1. (a)以MoS₂*單層為例的典型MoX₂*層原子結構。(b)從摻雜原子到最近的鹵素平面的距離Δd。

Figure 2. (a)原始MoX₂和(b)MoX₂*層的電子構型。

Figure 3.在(a) MoS₂*/石墨烯和(b) MoSe₂*/石墨烯異質結構中的石墨烯整體自旋密度分布。

Figure 4. (a) MoS₂*/石墨烯和(b) MoSe₂*/石墨烯異質結構的自旋分辨部分態(tài)密度。

Figure 5. MoX₂*/石墨烯異質結構中在石墨烯處感應的自旋極化對石墨烯摻雜水平的依賴性。

Figure 6. MoX₂*/石墨烯異質結構的模擬STM圖像：(a,b) MoS₂*, (c,d) MoSe₂*。

相關研究成果于2020年由RAS伊曼紐爾生物化學物理研究所Zakhar I. Popovb課題組，發(fā)表在Nanoscale (DOI: 10.1039/D0NR06287A)上。原文：Induced Spin Polarization in Graphene via Interaction with Halogen Doped MoS₂ and MoSe₂ Monolayers by DFT Calculations。

轉自《石墨烯雜志》公眾號：



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