بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی ZrSe2 تک لایه با استفاده از آلایش

خواص الکتریکی و مغناطیسی ZrSe2آلاییده شده به طور سیستماتیک با استفاده از محاسبه اصول اولیه در چارچوب نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار می‌گیرند. نتایج ما نشان می‌دهد که N -، P – مونوآلاییده شده و (‏N، P)‏- کوآلاییده شده فلزات غیرمغناطیسی هستند در حالی که نمونه‌های Mn – آلاییده مغناطیسی آشکار را نشان می‌دهند. تک لایه Mn- ZrSe2 مونوآلاییده شده یک نیمه‌هادی مغناطیسی با گاف نواری مستقیم کوچک‌تر از ۰.۳۷۸ با این حال، (‏Mn، N)‏و (‏Mn، P)‏- کوآلاییده شده نه تنها میزبان گشتاور مغناطیسی قوی هستند بلکه ویژگی فلزیت را نیز نشان می‌دهند. علاوه بر این، بارهای قطبیده شده عمدتا از آلاینده Mn نشات می‌گیرند در حالی که اتم‌های Se و N یا P سهم کوچکی دارند. و همچنین متوجه می‌شویم که پیوند بین Mn و اتم‌های مجاور Se پادفرومغناطیسی هستند. به طور مهمی، انرژی‌های تشکیل محاسبه‌شده نشان می‌دهند که استفاده از اتم‌های غیر فلزی آسان‌تر از ZrSe2 تک لایه تحت شرایط آزمایشگاهی غنی از Zr است، در حالی که سیستم‌های Mn – آلاییده را می توان به راحتی تحت شرایط آزمایشگاهی Se درک کرد. این نتایج اهمیت ویژه‌ای برای توسعه دستگاه‌

Highlights•N and P atoms are easier to be incorporated ZrSe2 MLr under Zr-rich experimental condition.•Mn-monodoped and -codoped systems can be realized easily under Se-rich experimental condition.•Similar to N- and P monodoping system (N,P)-codoped one still exhibits metallicity with on spin polarization.•Mn-monodoped ZrSe2 monolayer is a magnetic semiconductor with the smaller direct band gap of 0.378 eV.•The neighboring Se atoms are antiferromagnetically coupled to Mn atom, while they are ferromagnetically coupled to the N atom.AbstractElectronic and magnetic properties of doped ZrSe2 monolayer are systematically investigated by using the first-priciples calculation within the frame of density functional theory. Our results show that N-, P-monodoped and (N,P)-codoped ZrSe2 monolayers are nonmagnetic metals, while Mn-doped ones display obvious magnetism. The Mn-monodoped ZrSe2 monolayer is a magnetic semiconductor with the smaller direct band gap of 0.378 eV. However, (Mn,N)- and (Mn