Compositional design rules for tuning functionalities in CuInP 2 X 6 (X = S, Se) van der Waals semiconductor ferroelectrics

范德瓦尔斯力 半导体 材料科学 范德瓦尔斯半径 纳米技术 化学 结晶学 凝聚态物理 计算化学 化学物理 光电子学 物理 有机化学 分子
作者
Mona Layegh,Joseph W. Bennett
出处
期刊:Dalton Transactions [Royal Society of Chemistry]
卷期号:54 (38): 14384-14395 被引量:2
标识
DOI:10.1039/d5dt01674f
摘要

(CIPS), offer unique opportunities for lightweight, scalable, low-power nanoscale electronic devices. However, the limited pool of functional 2D-vdW ferroics highlights the need for clear design principles that can be used to guide experiments. Here, we use first-principles density functional theory (DFT) to study how isovalent atomistic substitution at In and P sites modifies structure, polarization, and electronic properties in CIPSe and CIPS. When substituting In with Sb and Bi, and P with As and Sb, we reveal how ionic radius mismatch, electronegativity differences, and stereochemical lone pair activity shape the ferroelectric and semiconducting response in both rigid (S-based) and soft (Se-based) 2D lattices. In CIPSe, Bi doping at In sites widens the band gap to ∼1.07 eV without reducing polarization or switching performance, provided the Bi atoms are placed in a balanced zigzag arrangement that limits local strain. In CIPS, polarization values drop more noticeably than in CIPSe, and dopant location has a stronger effect on switching behavior. P-site substitution leads to stronger distortions in CIPSe, where larger dopants destabilize the P-P dimer network and in many instances, we predict it to be a metal. However, with As doping in CIPS, polarization remains stable, and the band gap decreases without major structural disruption. Our results establish structure-property design rules based on dopant size and location, host lattice stiffness, and chemical compatibility, offering a route to engineer new 2D ferroelectrics in which polarization and band gap can be tuned together through specific compositional changes.
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
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
刚刚
1秒前
yt发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
MXY发布了新的文献求助10
2秒前
无极微光的应助被Mr采纳,获得20
2秒前
2秒前
sink发布了新的文献求助10
3秒前
完美世界的应助被鸡鸡大魔王采纳,获得10
4秒前
4秒前
健忘的谷南完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
moda完成签到,获得积分10
6秒前
李卿发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
莲花盛开的应助被wcl采纳,获得10
6秒前
杜科研发布了新的文献求助10
6秒前
8秒前
乐乐的应助被Zz采纳,获得10
9秒前
辰荼白发布了新的文献求助10
11秒前
冯露瑶发布了新的文献求助10
12秒前
Pawn完成签到,获得积分20
12秒前
arniu2008的应助被车灵波采纳,获得80
12秒前
鱼鱼完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
小时完成签到 ,获得积分10
13秒前
sandwich发布了新的文献求助10
13秒前
CipherSage的应助被sink采纳,获得10
14秒前
欣慰幻柏发布了新的文献求助10
15秒前
黄玉婷完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
舒心冥发布了新的文献求助10
15秒前
Zz完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
16秒前
鱼儿完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
内視鏡下経鼻経蝶形骨洞手術術後SIADHに対する予防的水制限の安全性と有効性の検討 1000
Positive Psychology 600
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8008967
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9458540
关于积分的说明 21172279
捐赠科研通 7581077
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3383169
关于科研通互助平台的介绍 2515372
邀请新用户注册赠送积分活动 2417949