اثر جذب سطحي نانو لايه h-BN روي خواص ساختاري و الكتروني تك لايه WS2 با استفاده از اصول اوليه

Effect of adsorption h-BN nano layer on the electronic and structural properties of WS2 monolayer by using first-principles study

جذب تك لايه h-BN بر روي نانو لايه WS2 در چارچوب نظريه تابع چگالي و با استفاده از كد محاسباتي كوانتوم اسپرسو بررسي شده است. محاسبات با تابع هاي تبادلي-همبستگي شامل LDA،GGA و با استفاده از دو رهيافت نيمه‌تجربي و ابتدا به ساكن با به كارگيري تابع‌هاي DFT-D2، vdW-DF2و vdW-DF2B86R صورت گرفته تا كارايي تابع‌هاي مختلف براي پيش‌بيني انرژي جذب، مكانيسم جذب و فاصله جذب بين دو لايه h-BN و WS2 بررسي شوند. به منظور اعمال برهم‌كنش واندروالس تصصيح نيروي پراكندگي دور برد در دو رهيافت نيمه‌تجربي و ابتدا به ساكن بررسي شده است و به نظر مي‌رسد كه تقريب vdW-DF2B86R مناسب‌ترين تابع باشد. هر دو رهيافت ابتدا به ساكن و نيمه‌تجربي جذب فيزيكي بدون انتقال بار خالص بين دو صفحه h-BN و WS2 را پيش‌بيني مي‌كنند. همچنين خواص الكتروني، ساختاري و چگالي حالت‌ها براي تركيب نامتجانس WS2/h-BN بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه سامانۀ مركب ساختاري با گاف مستقيم در نقطه K دارد كه از نقطه نظر تجربي نيز مورد تاييد مي‌باشد

The adsorption of h-BN monolayer on WS2 nano sheet was studied in the framework of density functional theory using Quantum ESPRESSO package. First-principle calculations with different exchange-correlation functionals including LDA, GGA, semi-empirical and ab-initio van der Waals in the forms of DFT-D2, vdW-DF2B86R and vdW-DF2 have been performed to evaluate the performance of different functionals in describing bonding mechanism, adsorption energy and interlayer distance of WS2 monolayer on h-BN layer. In order to include the van der Waals (vdW) interactions in our calculations, we used the DFT-D2 and vdW methods and found the vdW-DF2B86R seems to be the most qualified approach. Both vdW and semi-empirical methods predict a physical adsorption with no net charge transfer between the WS2 layer and the corresponding substrates. In addition, we investigated the electronic and structural properties and density of states of WS2 and h-BN heterolayers by vdW-DF2B86R functional. Based on our calculations, WS2/h-BN heterostructure show a direct band gap at the K-point, which has been experimentally observed.