Tunable electronic structure and magnetic characteristics of ZnO monolayer via vacancy defects, and domain/atomic doping

材料科学 自旋电子学 磁矩 单层 空位缺陷 凝聚态物理 兴奋剂 密度泛函理论 带隙 铁磁性 自旋极化 磁性半导体 掺杂剂 纳米技术 光电子学 电子 计算化学 化学 物理 量子力学
作者
Hongduo Hu,Chao Kang,Zhihua Xiong,Yuanyuan Cui,Lanli Chen
出处
期刊:Materials today communications [Elsevier BV]
卷期号:36: 106789-106789
标识
DOI:10.1016/j.mtcomm.2023.106789
摘要

Two-dimensional ZnO monolayers have attracted great attention due to the potential applications in nano-optoelectronic and spintronic devices. However, tuning a sizeable band gap or magnetic properties is a significant challenge to the actual applications. Herein, the effects of monovacancy, divacancy, and voids defects, as well as domain/atomic doping on the electronic properties and magnetic characteristics of ZnO monolayer are investigated by spin-polarized density functional theory. The results demonstrate that single oxygen vacancy could realize the tunablity of bandgap and Zn vacancy could lead the transition between the nonmagnetic state and magnetic state. Remarkably, ZnO monolayers with different divacancies demonstrate magnetic or nonmagnetic characteristic. Zn divacancy produces the magnetic states due to the unpaired O atom, while O divacancy and Zn-O pair vacancy lead no spin polarization due to the occupied states. Void defects also can modify the magnetic properties of ZnO monolayer with the maximum magnetic moment of 1.258 μB. VI-IIA domain doping induces the nonmagnetic states, and widens or narrows the energy gap of ZnO monolayer. Additionally, ZnO monolayers with the doping of the selected atomic Rh and Ru exhibit the magnetic behavior with the total magnetic moment of 2.770 μB, and 3.678 μB, respectively. The total moments are mainly contributed by the dopants and their nearest O atoms. Our study demonstrates that the electronic properties and magnetic properties of ZnO monolayer could be effectively controlled by vacancy, divacancy, and voids as well as domain/atomic doping, being suitable for applications in optoelectronic and spintronic devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
ZZZZZ完成签到,获得积分10
2秒前
你好CDY完成签到,获得积分10
2秒前
万金油完成签到 ,获得积分10
3秒前
橘子猫发布了新的文献求助10
3秒前
充电宝应助ll采纳,获得10
4秒前
Sam完成签到,获得积分10
6秒前
RR发布了新的文献求助30
7秒前
热心如之发布了新的文献求助10
7秒前
竹前家庆完成签到,获得积分10
8秒前
勤恳的仰发布了新的文献求助10
9秒前
灰灰鹤关注了科研通微信公众号
9秒前
11秒前
想吃榴莲发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
冷酷瑾瑜完成签到 ,获得积分10
13秒前
周志豪完成签到,获得积分10
14秒前
江晚若发布了新的文献求助10
14秒前
孙燕应助2224536采纳,获得30
17秒前
17秒前
yuaasusanaann发布了新的文献求助10
17秒前
富贵的咸鱼关注了科研通微信公众号
17秒前
席红旗发布了新的文献求助10
18秒前
wp4455777发布了新的文献求助10
18秒前
llc完成签到 ,获得积分10
18秒前
思源应助摩登灰太狼采纳,获得10
20秒前
郝好完成签到 ,获得积分10
20秒前
21秒前
柠檬完成签到 ,获得积分10
22秒前
爆米花应助Cholly采纳,获得10
22秒前
evak发布了新的文献求助10
23秒前
Rochmannn完成签到,获得积分20
23秒前
隐形难敌发布了新的文献求助10
24秒前
九月发布了新的文献求助10
26秒前
巧克力小蛋糕完成签到,获得积分10
27秒前
Hello应助Zziiixl采纳,获得10
27秒前
28秒前
小新发布了新的文献求助10
28秒前
1111发布了新的文献求助10
29秒前
李健应助席红旗采纳,获得10
29秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Problems of point-blast theory 400
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
The Cambridge Handbook of Social Theory 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3999865
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3539294
关于积分的说明 11276517
捐赠科研通 3277909
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1807831
邀请新用户注册赠送积分活动 884231
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 810142