A First-Principles Study on Electron Donor and Acceptor Molecules Adsorbed on Phosphorene
A First-Principles Study on Electron Donor and Acceptor Molecules Adsorbed on Phosphorene
复制标题
磷烯上吸附电子供体和受体分子的第一性原理研究
DOI：
10.1021/jp5116564
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发表时间：
2015-01
影响因子：
3.7
通讯作者：
Yang Jinlong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Ruiqi;Li Bin;Yang Jinlong
用密度泛函理论方法研究了以亲电性分子四氰基对奎诺二甲烷(TCNQ)为电子受体和亲核性分子四硫富瓦烯(TTF)为电子给体的单层磷分子。TCNQ分子在价带边附近的磷烯禁带中引入浅受主态，使掺杂体系成为p型半导体。然而，当TTF分子被吸附在磷烯上时，引入到禁带中的占据分子态是深施主状态，因此不能实现有效的n掺杂以用于传输。这种不利的情况可以通过施加从磷化氢到TTF的平面外电场，或平面内拉伸应变，或它们的组合来改善，在这种电场作用下，磷化氢的导带边缘向TTF导出态移动，然后TTF吸附的磷化氢就会被吸附在TTF上。
Density functional theory calculations have been carried out to investigate single-layer phosphorene functionalized with two kinds of organic molecules, i.e., an electrophilic molecule tetracyano-p-quinodimethane (TCNQ) as electron acceptor and a nucleophilic molecule tetrathiafulvalene (TTF) as electron donor. The TCNQ molecule introduces shallow acceptor states in the gap of phosphorene close to the valence band edge, which makes the doped system become a p-type semiconductor. However, when the TTF molecule is adsorbed on the phosphorene, the occupied molecular states introduced into the gap are of deep donor states so that effective n-doping for transport cannot be realized. This disadvantageous situation can be amended by applying an external out-of-plane electric field with direction from phosphorene to TTF, or an in-plane tensile strain, or their combination, under which the conduction band edge of the phosphorene moves closer to the TTF-derived donor states, and then the TTF-adsorbed phosphorene sy...
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