Dickenabhängigkeit der Arbeitsfunktion, Ionisierungsenergie und Elektronaffinität von Mo- und W-Dichalcogeniden aus DFT- und GW-Berechnungen

Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMDs) sind vielversprechend für zweidimensionale (2D) halbleitende Geräte und neuartige Phänomene. Für 2D-Anwendungen sind ihre Arbeitsfunktion, Ionisierungsenergie und Elektronaffinität in Abhängigkeit von der Dicke erforderlich, aber die Forschung dazu hat die gesamte Familie der Verbindungen noch nicht abgedeckt. Hier präsentieren wir die Arbeitsfunktion, Ionisierungsenergie und Elektronaffinität von wenige-schichtigen und massiven MX₂ (M=Mo, W und X=S, Se, Te) in 2H-Phase, die genau durch die Dichtestrukturtheorie und GW-Berechnungen erhalten wurden. Für jede Verbindung betrachten wir ein-, zwei-, drei-, vier-schichtige und massive Geometrien. In GW-Berechnungen werden genaue Ergebnisse durch nichtuniformes q-Sampling für zweidimensionale Geometrien erzielt. Aus den Bandenergien, einschließlich der GW-Selbstenergiekorrektur, schätzen wir die Arbeitsfunktion, Bandlücke, Ionisierungsenergie und Elektronaffinität in Abhängigkeit von der Anzahl der Schichten. Wir vergleichen unsere Ergebnisse mit verfügbaren theoretischen und experimentellen Berichten und diskutieren Arten von Bandausrichtungen in in-plane und out-of-plane Übergängen dieser wenigen-schichtigen und massiven TMDs.