2019级博士研究生马昊同学文章“Chemical environment dependent Stabilities, electronic properties and diffusions behaviors of intrinsic point defects in novel Two-Dimensional MoSi2N4 monolayer”被 Applied Surface Science 杂志(中科院分区2021升级版一区,IF = 6.701)接收。赵文副教授、郭文跃教授和韩国基础科学研究院丁峰教授为共同通讯作者。
新型二维MoSi2N4单层材料最近已被合成,并在纳米电子器件和催化领域展现出广阔的应用前景。对于材料的合成和应用,其本征点缺陷势必要考虑,这是因为:一方面,在材料的合成及衬底转移过程中,本征点缺陷将不可避免地被引入;另一方面,也可以通过缺陷工程来有意引入本征点缺陷,进而实现材料改性并探索相关应用。在本文中,MoSi2N4单层的八种本征点缺陷,包括两种空位点缺陷(VN(m)和VN2(m))、四种反位缺陷(SiMo、SiN(t)、MoN(m)和MoSi)和两种吸附原子缺陷(Siada和Nada),在不同化学环境下展现出较高的热力学稳定性。相应的电子性质计算表明,VN(m)和VN2(m)的存在将导致复合中心的出现,进而降低了载流子寿命,从而在高速开关器件方面表现出一定的应用潜力。SiN(t)和Siada缺陷结构分别表现出p型和n型导电特性,可用于PN结的应用。还有,MoSi的存在可能会诱导不寻常的电阻-温度依赖行为,这可能为设计高迁移率半导体提供更多机会。结合点缺陷(单空位和吸附原子)的迁移行为, 合理地解释了VN(m)的肖特基缺陷形成机理。此外,与石墨烯和硅烯中的单空位缺陷相比,MoSi2N4单层中单空位缺陷(VN(m)、VSi和VMo)具有高的迁移势垒,这也表明它们在单层结构中具有更高的动力学稳定性。 N吸附原子在单层表面的迁移比Si吸附原子更加困难,这也增加了在实验观测中捕捉Nada缺陷的几率。这项工作将为MoSi2N4单层和MA2Z4家族的缺陷工程领域提供新的见解。