First-principles calculations of the BeO monolayer with chemical functionalization

文献情報

出版日 2022-03-07
DOI 10.1039/D1CP05640A
インパクトファクター 3.676
著者

Hanlu Liu, Kehan Feng, Haiming Lu, Xiangkang Meng


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要旨

Recently, extensive experimental and theoretical studies on two-dimensional materials have attracted enormous interest in exploring the properties of these materials by decorating their surfaces. In the present work, we present a detailed investigation of the structures, and electronic and magnetic properties of pristine, hydrogenated, and fluorinated BeO monolayers using the ab initio density functional theory approach. Structurally, the most stable adsorption sites are directly above the host Be atom for half-hydrogenation, above the middle of the Be–O bond for half-fluorination, and directly above the host Be atom and below the host O atom for full-hydrogenation and full-fluorination. Moreover, the electronic and magnetic properties of the BeO monolayer exhibit high sensitivity to chemical functionalization: half-hydrogenation induces nonmagnetic–magnetic transition and the reduction of the band gap reaches about 75%. Full-hydrogenation results in metallization of the BeO monolayer. Half-fluorination makes the BeO monolayer a 100% spin polarized material regardless of the adsorption site. However, depending on different adsorption sites, full-fluorination can produce either magnetically half-metallic or nonmagnetic semiconductor structures. These results demonstrate that the tunability of the electronic and magnetic properties of the BeO monolayer can be realized by chemical functionalization for future nano-electronic and spintronic device applications.

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Contents list

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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