జర్నల్ ఆఫ్ నానోమెటీరియల్స్ & మాలిక్యులర్ నానోటెక్నాలజీ

La, Ce, Th డోప్డ్ 2D SiC యొక్క ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రాపర్టీస్: ఎ ఫస్ట్ ప్రిన్సిపల్ స్టడీ

వాన్-జూన్ వై, జిన్-మావో క్యూ, చున్-హాంగ్ Z, జాంగ్-జెంగ్ Z మరియు షి-యున్ Z

రేఖాగణిత నిర్మాణం, శక్తి బ్యాండ్ నిర్మాణం, రాష్ట్రాల సాంద్రత మరియు La, Ce మరియు Th డోప్డ్ టూ-డైమెన్షనల్ (2D) SiC యొక్క ఆప్టికల్ లక్షణాలు మొదటి-సూత్ర పద్ధతిని ఉపయోగించి పరిశోధించబడతాయి. రేఖాగణిత నిర్మాణ ఫలితాలు అన్ని డోపింగ్ పరమాణువులు డోపింగ్ అణువుల దగ్గర క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క స్పష్టమైన వక్రీకరణకు కారణమవుతాయని మరియు వక్రీకరణ స్థాయి వివిధ డోపింగ్ అణువుల సమయోజనీయ వ్యాసార్థానికి సంబంధించినదని చూపిస్తుంది. స్వచ్ఛమైన 2D SiC అనేది 2.60 eV గ్యాప్‌తో డైరెక్ట్-గ్యాప్ సెమీకండక్టర్. ఫెర్మీ శక్తికి సమీపంలో, రాష్ట్రాల సాంద్రత ప్రధానంగా C-2p మరియు Si-3pలతో కూడి ఉంటుంది. La, Ce మరియు Thలతో డోపింగ్ చేసినప్పుడు, 2D SiC యొక్క బ్యాండ్ గ్యాప్ తగ్గింది మరియు అవన్నీ పాక్షిక-ప్రత్యక్ష బ్యాండ్-గ్యాప్ సెమీకండక్టర్లుగా మారుతాయి. La మరియు Th డోప్డ్ 2D SiC యొక్క వాలెన్స్ బ్యాండ్ ప్రధానంగా C-2p, Si-3p, La-5d మరియు Th-6dలతో కూడి ఉంటుంది, అయితే Ce-డోప్డ్ 2D SiC యొక్క వాలెన్స్ బ్యాండ్‌పై తక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. La, Ce మరియు Th డోప్డ్ 2D SiC యొక్క కండక్షన్ బ్యాండ్ ప్రధానంగా వరుసగా Si-3p, La-5d, Ce-4f మరియు Th-6s6d5fలతో కూడి ఉంటుంది. Si అణువు అరుదైన భూమి అణువుతో భర్తీ చేయబడినప్పుడు, అరుదైన భూమి అణువులు తమ ఛార్జీలను కోల్పోతాయి. అరుదైన భూమి అణువు మరియు C పరమాణువు యొక్క బంధం బలహీనమైన సమయోజనీయతను కలిగి ఉంటుంది, అయితే అయానిక్ బలంగా ఉంటుంది. అధ్యయనం చేసిన అన్ని సిస్టమ్‌లలో, లా-డోప్డ్ 2D SiC అతిపెద్ద స్టాటిక్ డైలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకం 2.33ని కలిగి ఉంది, ఇది తక్కువ శక్తి ప్రాంతంలో ε2(ω) యొక్క అతిపెద్ద శిఖరం, గరిష్ట వక్రీభవన సూచిక n0 1.53. Ce-డోప్డ్ 2D SiC తక్కువ శక్తి ప్రాంతంలో గరిష్టంగా 6.88 × 104 cm-1 శోషణను కలిగి ఉంటుంది. La లేదా Ce డోప్డ్ 2D SiC తక్కువ శక్తి ప్రాంతంలో శోషణను మెరుగుపరుస్తుంది, అయితే Th-డోప్డ్ 2D SiC యొక్క శోషణను 0 ~ 15 eV పరిధిలో తగ్గిస్తుంది. పరిశోధన ఫలితాలు 2D SiC అభివృద్ధి మరియు అనువర్తనానికి కొన్ని సైద్ధాంతిక మార్గదర్శకాలను అందిస్తాయి.