Bader净电荷分析及相关电荷输运性

SnSe₂是一种具有间接带隙的n型半导体，因其在电子、光电和能源领域的应用而受到广泛关注。SnSe₂是IV族二硫族化合物中的一员，具有CdI₂型层状晶体结构Sn原子八面体被6个Se原子包围在一层SnSe₂中，每一层都通过范德华相互作用松散地结合在一起。

因此，这种结构特征允许像石墨烯一样的二维(2D) SnSe₂层剥离，并且这种二维层已被广泛研究为与其他双氧化物的范德华异质结构的构建块。此外，SnSe₂作为一种很有前途的热电材料也很有吸引力，因为它有效地抑制了通过范德华间隙的热输运。

Choe等人^[1]研究了层状硫族化合物SnSe₂中位置依赖的Sb掺杂效应和光学声子散射限制的电荷输运性质。结果表明，在SnSe₂化合物中，V族元素Sb在Sn的正离子位置上充当电子受体，在Se的阴离子位置上充当电子供体。

这一现象可以通过分析贝德原子的净电荷来解释，它受元素间电负性差异的强烈影响。SnSe₂中的电荷输运机制是具有T−5/2依赖性的光学声子散射，带隙测量值为~ 1.0 eV。

图1. XRD谱图^[1]

图1为烧结后SnSe₂、(Sn_0.96Sb_0.04)Se₂和Sn(Se_0.96Sb_0.04)₂Sn₂化合物的XRD谱图。试样是沿垂直于热压轴方向切割烧结体制备的。虽然仅在阴离子取代的Sn₂中检测到少量Sn₄Sb₄Se₁₀次级相，但所有化合物的大部分衍射峰都与SnSe₂ (JCPDS No. 89-3197)的XRD谱图吻合良好。

然而，衍射强度与参考粉末衍射图有很大不同，表明烧结化合物对（00l方向具有强烈的择优取向。SnSe₂具有由三层Se-Sn-Se单原子层组成的层状结构，这些层可以通过外力分离，因为它们通过范德华相互作用松散地结合在一起因此，所观察到的优先取向可以用热压过程中层的滑移来解释，并且它可以显着影响化合物中的电荷输运性质。

采用Lotgering因子(LF)研究了其择优取向程度如图2(a)所示，所有化合物的计算LFs都大于80%，并且通过图2(b) -2 (d)的SEM显微图也可以观察到这种强烈的优先取向。利用（00l）衍射峰分析了Sb掺杂对c轴晶格常数的影响;然而，没有观察到晶格常数的显著变化。在卤素掺杂的SnSe₂中也有非常相似的结果。

图2. (a) SnSe₂、(Sn_0.96Sb_0.04)Se₂和Sn(Se_0.96Sb_0.04)₂化合物的标志因子和co。(b) - (d)分别为未掺杂、阳离子取代和阴离子取代SnSe2化合物断裂表面的SEM显微图^[1]

[1] Choe, Jin Sik; Lee, Changhoon; Kim, Min Ji; Lee, Gil-Geun; Shim, Ji-Hoon; Lim, Young Soo (2020). Bader net charge analysis on doping effects of Sb in SnSe₂and related charge transport properties. Journal of Applied Physics, 127(18), 185706–.

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