Native Pb vacancy defects induced p-type characteristic in epitaxial monolayer PbSe

空位缺陷 外延 单层 材料科学 结晶学 晶体缺陷 凝聚态物理 光电子学 化学 纳米技术 物理 图层(电子)
作者
Qiwei Tian,Ping Li,Li Zhang,Yuan Tian,Long‐Jing Yin,Lijie Zhang,Zhihui Qin
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:123 (5) 被引量:2
标识
DOI:10.1063/5.0159455
摘要

PbSe, a predicted two-dimensional (2D) topological crystalline insulator (TCI) in the monolayer limit, possess excellent thermoelectric and infrared optical properties. Native defects in PbSe take a crucial role for the applications. However, little attention has been paid to the defect induced doping characteristics. Here, we provide an experimental and theoretical investigation of defect induced p-type characteristic on epitaxial monolayer PbSe on Au(111). Scanning tunneling microscopy (STM) measurements demonstrate an epitaxial PbSe monolayer with a fourfold symmetric lattice. Combined scanning tunneling spectroscopy (STS) and density functional theory (DFT) calculations reveal a quasi-particle bandgap of 0.8 eV of PbSe. STM results unveil that there are two types of defects on the surface, one is related the vacancies of Pb atoms and the other is the replacement of the absent Se atoms by Pb. Corresponding theoretical optimization confirms the structures of the defects. More importantly, both STS measurements and DFT calculations give evidence that the Pb vacancies move the Fermi energy inside the valence band and produce extra holes, leading to p-type characteristics of PbSe. Our work provides effective information for the future research of device performance based on PbSe films.

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