氧掺杂单层SnSe2的双轴拉伸应变光伏效应调控：第一性原理揭示能带工程新策略

本文通过密度泛函理论（DFT）揭示了氧掺杂（O-doping）与双轴拉伸应变（2%-8%）对单层SnSe2电子结构和光学性能的协同调控机制。研究发现，氧掺杂可诱导间接-直接带隙转变（0.458 eV@4%应变），显著提升静态介电常数（ε=4.03@8%应变）和紫外区光吸收效率（反射率降至0.13），为设计高效二维（2D）光电器件提供理论依据。

　　

Highlight

氧掺杂单层SnSe₂在应变调控下展现出独特的光伏特性：

• 带隙非线性变化（峰值0.458 eV@4%应变）

• 紫外区反射率降低至0.13

• 静态介电常数提升至4.03（8%应变）

Model and calculation method

采用DFT构建3×3×1超胞模型（真空层20 ?），基于广义梯度近似（GGA）计算电子结构，通过声子谱验证稳定性。

Geometry and Stability

优化后Sn-Se键长2.70 ?，晶格参数a=b=3.81 ?。氧掺杂体系形成能最低（-1.52 eV），结合能-5.83 eV，证实结构稳定性。

Conclusion

氧掺杂与应变协同作用使SnSe₂带隙从间接转为直接，光吸收边蓝移，载流子迁移率提升3倍，为柔性光电器件开发奠定基础。