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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(jié)構(gòu)。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(jié)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(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)的排列的可能性，這無疑有助于異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。(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(gòu)型。

Figure 3.在(a) MoS₂*/石墨烯和(b) MoSe₂*/石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)結(jié)構(gòu)的自旋分辨部分態(tài)密度。

Figure 5. MoX₂*/石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)結(jié)構(gòu)的模擬STM圖像：(a,b) MoS₂*, (c,d) MoSe₂*。

相關(guān)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(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號：



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