过渡金属W、Mn、V、Ti掺杂二维材料MoSi_%282%29N_%284%29的第一性原理计算.pdf

第41卷第6 期2024年12 月J.At.Mol.Phys.,2024,41:066004(8pp)姚登浪，黄泽琛”，郭祥1.2 3，丁召1.2.3，王（1.贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳550 0 2 5；2.贵州大学半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵阳550 0 2 5；3.贵州省微纳与软件技术重点实验室，贵阳550 0 2 5）摘要：本文基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算了W、M n、V、T i 替位掺杂二维MoSizN4后的几何结构、电子结构以及光学性质的变化电子结构分析表明W、M n、W、T i 替位掺杂二维MoSi,N4后的禁带宽度分别为1.8 0 6 eV.1.003eV、1.2 18 e V 和1.37 3eV;四种过渡金属掺杂后MoSi,N4的带隙类型没有发生改变，均为间接带隙半导体；W掺杂后的杂质能级靠近价带顶，费米能级靠近价带顶，为P型半导体，杂质能级为受主能级；Mn掺杂后的杂质能级靠近导带底，费米能级靠近导带底，为n型半导体；V和Ti掺杂后杂质能级位于费米能级附近，为复合中心；光学性质分析表明，在2 eV4eV的能量区间内，W掺杂结构的吸收波长为336 nm，体系发生红移;Mn、V和Ti替位掺杂后的吸收波长分别为32 0 nm、358 n m和338 nm，且掺杂体系均发生蓝移：关键词：二维MoSi,N4；第一性原理计算；掺杂；电子结构；光学性质中图分类号：0 47 2First-principles calculation of two-dimensional MoSi,N4doped with transition metals W,Mn,V and Ti原子与分子物理学报JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS过渡金属W、M n、V、T i 掺杂二维材料MoSizN4的第一性原理计算_1,2,3文献标识码：AD0I:10.19855/j.1000-0364.2024.066004Vol.41 No.6Dec.2024YAO Deng-Lang”,HUANG Ze-Chen,GUO Xiang.23,DING Zhao 2.3,WANG Yil 2,3(1.College of Big Data and Information Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China;2.Power Semiconductor Device Reliability Research Center of the Ministry of Education,Guizhou University,Guiyang 550025,China;3.Key Laboratory of Micro-Nano-Electronics of Guizhou Province,Guiyang 550025,China)Abstract:The changes in the geometric structure,electrical structure,and optical characteristics of the substitu-tion-doped MoSi,N4 crystal with W,Mn,V,and Ti were estimated using the fundamental principles of densityfunctional theory(DFT).According to the electronic structure study,the prohibited band widths for W,Mn,W,and Ti doped two-dimensional MoSi,N4 are 1.806 eV,1.003 eV,1.218 eV,and 1.373 eV,respectively.Given that the doping structure is a p-type semiconductor and that the impurity energy level is the dominant en-ergy level,the impurity energy level introduced by W doping is close to the top of the valence band.Since theFermi energy level and the impurity energy level are both near to the conduction band bottom and the dopingstructure is an n-type semiconductor,the impurity energy level introduced by Mn doping is also known as thesender energy level.The Fermi energy level,which is a part of the recombination center,is close to the impurityenergy levels brought about by V and Ti doping.The optical property analysis shows that in the energy interval of2 eV 4 eV,the absorption wavelength of the W-doped structure is 336 nm and the system is red-shifted;the收稿日期：2 0 2 3-0 1-19基金项目：国家自然科学基金（6 2 0 6 50 0 3）；贵州省自然科学基金（QKH【2 0 2 0 1Y2 7 1）；贵州省高等学校青年人才成长计划（Q JH K Y2 0 2 2】141）；教育部半导体功率器件可靠性研究中心开放项目（ERCMEKFJJ2019（0 8）作者简介：姚登浪，男，贵州遵义人，硕士研究生，主要从事电子科学与技术方向研究，通讯作者：王一.E-mail：y w a n g l 6 g z u.e d u.c n066004-1第41卷absorption wavelengths of the Mn-,V-and Ti-dopend systems are 320 nm,358 nm and 338 nm,respec-tively,and they are blue-shifted.Key words:2D MoSi,N4;Density functional theory;Doping;Electronic structures;Optical properties1 引 言2004年石墨烯 的问世，打破了人们对零度以上二维材料不能独立存在的认知，通过对石墨烯性质以及获取方式进一步的探索，使研究人员在二维材料的研究思路和方向上取得了新的突破2 二维材料的层内原子通过较强的化学键相连，而相邻层之间通过较弱的范德华力连接，因此可以从三维层状母体材料中剥离得到单层或者多层二维层状材料，随着制作工艺的成熟，越来越多的二维材料被合成出来，譬如硼烯、黑磷和过渡金属二硫化物的二维材料等3-5，不同性质的二维材料组成了庞大的材料家族6-8，他们具有丰富的电子能带特性、内磁性8-1 和拓扑特性12,13 原子级厚度、带隙可调控、平滑的表面结构、比表面积大等优点拓宽了二维材料的研究方向14-19，诸多的优异条件使得越来越多的研究人员对新型二维材料进行探索通过用已存在的母体材料制备相对应的二维材料，是目前获取二维材料的广泛方法，这局限了对新型二维材料的探索2 0 2 0 年，成会明院士团队2 0 】在用化学气相沉积法生长非层状氮化钼的过程中，通过引人硅元素对其高能表面进行钝化，成功的制备了一种在自然界中不存在三维母体材料的二维MoSi,N4材料.2021年，Bafekry等人2 1 对二维MoSi,N4的结构、力学、电学、热学、光学特性的进行了研究力学研究证明了二维MoSi,N4单层膜的稳定性，电学结构显示二维MoSi,N4为间接带隙半导体，并且具有良好的电学性能；热电性能研究表明在高温下品质因数略大于1，具有良好的电导率；光学分析表明，MoSi,N4单层由于其合适的带隙而具有吸收宽范围可见光辐射的能力，二维MoSizN4可以是光电应用中的有利材料：二维MoSi,N4优异的光电特性、机械性能，在异质结构的发展中有着巨大的潜力：Cao团队2 2 研究了由石墨烯和NbS,单层接触MoSi,N4形成的范德华异质结构：发现通过改变层间距离或外部电场可以对MoSi,N4/石墨烯接触的肖特基势垒高度（SBH)进行调制，为实现纳米器件的调控与调谐提供了可能；MoSi,N4/NbS,接触后表现出原子与分子物理学报极低SBH，这有利于纳米电子应用：Bafekry等人2 3 研究了MoS,M o Si,N4异质结结构（HTS）、电学性质和光学性质，研究结果显示MoSz/MoSizN4HTS具有1.2 6 eV的间接带隙，其小于MoSizN4和MoS,单层的相应值；MoS,/MoSi,N4HTS的功函数小于其单个单层的相应值与MoSi,N4和MoS,单层相比，异质结构不仅可以增强紫外区的光谱吸收，还可以增强可见光区的光谱吸收：为了能够调节 MoSi,N4的电子结构和光学性质，并进一步探索其潜在的应用，研究掺杂对其基本物理性质的影响是非常重要的2 4。众所周知，由于过渡金属的特殊电子结构，过渡金属掺杂可以有效地调节二维材料的光电性质以及自旋性质2 5-2 9 梁等人30 在MoSi,N4中掺杂Cr、Sn 和Co，结果表明，在3种掺杂体系中，Co掺杂体系表现出最低的形成能，这表明Co掺杂体系是最稳定的通过带隙计算表明，尽管3种掺杂模型都降低了MoSizN4的固有带隙，但却表现出3种不同的电子特性；掺杂后体系的光学性质也得到了改善，通过研究发现，关于过渡金属掺杂的MoSi,N4的电子结构和光学性质的理论数据报道较少，因此，本文选取过渡金属W、M n、V 和Ti,基于第一性原理计算了掺杂MoSi,N4体系的电子结构、光学性质，为后续的理论研究、实验准备和实际应用提供一定的理论指导。2计算模型与方法MoSizN4属于六方晶系结构，室温（30 0 K）下的晶格常数为2.94A，=90，=12 0，禁带宽度为1.94ev31本文计算采用的2 2 1本征二维MoSizN4超晶胞结构，共有2 8 个原子，将一个W、M n、V、T i 原子分别替位掺杂MoSi,N4超晶胞结构中心Mo原子，替位掺杂后的体系结构Mo,SigNieW、M o,Si g Ni e M n、M o,Si g Ni e V、Mo,SigNieTi如图1所示，掺杂后具有2 7 个原结构的原子和1个掺杂原子，掺杂浓度为3.57%.本文的所有计算都是通过Materials Studio软件中基于密度泛函理论DFT（D e n s i t y Fu n c t i o n a lTheory)的 CASTEP(Cambridge Sequential Total Ener-gyPackage）模块进行计算交换关联能的计算选066004-2第6 期第41卷择 PBE(Perdew-Burke-Emzerhof)泛函，不考虑自旋极化自洽场（Self-Consistent Field，SCF）的收(a)(b)W-dopant姚登浪，等：过渡金属W、M n、V、T i 掺杂二维材料MoSi,N4的第一性原理计算MoMn-dopant第6 期敛标准设定为110-7 eV/atom，平面波截断能设置为57 0 eV，第一布里渊区的分格采用11111.NSi(c)(d)V-dopantTi-dopantX图1（a)W替位掺杂MoSi,N4；（b）M n 替位掺杂MoSi,N4；（c）V替位掺杂MoSizN4；（d)T i 替位掺杂MoSi,N4Fig.1(a)W substitution doped MoSi,N4.(b)Mn substitution doped MoSi,N4;(c)Vsubstitution doped MoSi,N4;(d)Ti substitution doped MoSi,N4晶格常数与键长，其中X代表掺杂元素（X=W，Mn，V，T i)由表可知，钨、锰、钒、钛替位掺3结果与分析3.1几何优化结果分析表1展示了W、M n、V、T i 掺杂MoSi,N4的表1本征及W、M n、V、T i掺杂MoSi,N4优化结构后的晶格常数和键长Table 1Lattice constants and bond lengths after geometric optimization of intrinsic and doped MoSi,N4 structures晶胞Pure-Mosiz N4晶格常数(A)2.909Si-Nou(A)1.755Si-N.(A)1.747Mo-N.(A)2.091X-N.(A)X-Mo(A)形成能的大小可以用来表征形成化合物的稳定性为进一步探究W，M n，V，T i 的掺杂对MoSizN4体系结构稳定性的影响，计算了四种掺杂体系得到形成能形成能的计算公式如式(1)所示，E,=Ea-E,-nE,+nEMoE,表示W，M n，V，T i 掺杂MoSi,N4后的形成能，Ea为掺杂后体系的总能量，E，表示本征MoSi,N4的总能量,E,表示X原子(X=W，M n，V，T i)具有的能量，nEMo代表n个被替位掺杂的Mo原子所具有的能量.杂体系的晶格常数为=b=2.909 A，与本征Mo-Si,N4一致，表明替位掺杂并未引起晶格畸变.Mo,SigNioWMo,Si.Ni6Mn2.9092.9091.7551.7561.7471.7502.0992.0842.0862.0262.909图2 为W，M n，V，T i 掺杂MoSi,N4后形成能的大小，其中纵坐标代表形成能的大小，由图可知W、M n、V，T i 掺杂MoSi,N4后形成能分别为-3.11 eV、-2.8 4 e V、-2.16 e V、-2.6 3(1)eV，均为负值，表明四种掺杂结构都能稳定存在其中，W替位掺杂体系的形成能最小，因此理论上该结构更容易获取；而V掺杂体系的形成能最大，在理论上制备的难度要大于其余三种掺杂体系。066004-3Mo,SigNioV2.9091.7561.7502.0872.045Mo,SigNioTi2.9091.7571.7462.0932.0862.909第41卷-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.0图2W、M n、V、T i 替位掺杂钼空位的形成能Fig.2Formation energies of W,Mn,V,Ti sub-stitution doped molybdenum(a)3211.806eV0一-2-3G(c)3210-1-2-3G图3W、M n、V、T i 替位掺杂MoSi,N4中Mo原子的能带图（a）W 掺杂；（b)Mn掺杂；（c)V掺杂；（d）Ti掺杂Fig.3 The energy bands of MoSi,N4 by substituting Mo atom with W,Mn,V and Ti atoms.(a)W doping,(b)Mn doping,(c)V doping,(d)Ti doping能是由于掺杂浓度原因造成能级分裂从图3（c)和(d)可知，V和Ti掺杂后引入的杂质能级均距离CBM和VBM较远，因此V和Ti都属于深能级杂质，是有效的复合中心，有利于电子空穴对的复合；两种金属的掺杂均使MoSi,N4的带隙变窄，原子与分子物理学报3.2电子结构-3.11-2.84WMnMK1.218eVMK第6 期图3展示了过渡金属W、M n、V、T i 替位掺-2.63杂MoSi,N4中Mo原子后结构的能带示意图图中-2.16蓝色曲线为杂质能级，红色曲线代表本征能级：从图3中可以看出四种金属掺杂后导带底（C BM)和价带顶（VBM）并不在同一K点，表明四种掺杂结构均为间接带隙半导体；其中W掺杂后的带隙值1.8 0 6 eV略大于本征结构带隙值的1.72eV，M n、V、T i 掺杂后结构的带隙值均小于Ti本征结构，分别为1.0 0 3eV、1.2 18 e V、1.37 3e V.由图3(b)Mn 掺杂能带结构可知，费米能级靠近CBM，表明Mn掺杂后体系由p型半导体变为n型半导体；Mn的掺杂引人的两条杂质能级，这可(b)3210-1-2-3GG(d)43210-1-2GG都发生禁带变窄现象：四种过渡金属的掺杂均改变了MoSi,N4结构的带隙值，但掺杂体系的带隙类型未发生变化，表明过渡金属W、M n、V、T i的掺杂对MoSi,N4的电子结构的调控有着积极的意义.066004-41.003eVMK1.373eVMKGG第41卷(a)1501505-0150150+-3(c)15015050150150-3图4W、M n、V、T i 替位掺杂Mo原子的MoSi,N4态密度（a）W 掺杂；（b）M o 掺杂；（c)V掺杂；(d)Ti 掺杂Fig.4 Density of state of MoSi,N4 by substituting Mo with W,Mn,V and Ti atoms.(a)W doping,(b)Mn doping,(c)V doping,(d)Ti doping图4为W、M n、V、T i 替位掺杂Mo原子后的态密度示意图Total表示总的态密度，Total下面是各原子分波态密度观察图4（a）W 替位掺杂结构的态密度图，由TDOS可知，在0 eV1.8eV能量区间内没有电子态贡献，这与图3（a)W掺杂后体系的带隙值1.8 0 6 eV相吻合；由分波态密度可知，W掺杂后并未对电子态做出贡献，TDOS 主要来自于 Mo-d轨道、Si-p轨道、N-p轨道电子态的贡献，其中在-2 eV0eV之间TDOS的波峰主要来自于Mod 轨道的贡献观察图4(b)Mn替位掺杂结构的态密度图，可以发现TDOS的-1 eV-0.1 e V能量区域内没有电子态贡献，对比图3（b)Mn掺杂后的能带结构图，VBM和CBM的能量区域相差约为0.9eV，与带姚登浪，等：过渡金属W、M n、V、T i 掺杂二维材料MoSi,N4的第一性原理计算-2-1Energy/eV-2-1Energy/ev第6 期Total(b)15-Mo-s0Mo-P15Mo-d0Si-sSi-pN-sN-pW-sW-PW-d0101-TotalMo-SMo-PMo-dSi-s5-Si-p0N-s15-N-p0Mn-s15-Mn-pMn-d0+23Total(d)15-0Mo-sMo-PMo-dSi-sSi-pN-sN-pV-sV-pV-d23隙值1.0 0 3eV基本保持一致VBM处的电子态来自于Mo-d轨道、Si-p轨道、N-p轨道以及Mn-d轨道的贡献，CBM处的电子态来自Mo-d轨道、N-p轨道、Mn-d轨道的贡献在-3eV-1e V之间TDOS的波峰来自于Mo-d轨道以及Mn-d轨道贡献观察图4(c)V替位掺杂结构的态密度图，可知TDOS在0.5eV1.7 e V 内没有电子态的贡献，VBM和CBM能量区域值相差1.2eV，与图3(c)V掺杂后的能带结构图带隙值1.218eV基本一致其中，VBM处的电子态主要由 Mo-d轨道、V-d轨道贡献，N-p轨道也有部分贡献CBM在-1eV0 e V区间内有一处波峰，主要由 Mo-d轨道贡献，N-p轨道、V-d轨道也有部分贡献；能量区间更低处主要由N-p066004-5-31505015-0150-2-2-1-1Energy/eV01Energy/ev0122TotalMo-sMo-PMo-dSi-sSi-pN-sN-pTi-sTi-pTi-d343第41卷轨道贡献图4（d)为Ti掺杂后的态密度图，由TDOS可知在1 eV2.3 eV的能量区域内没有电子态贡献，与掺杂体系的带隙值1.37 3eV基本一致CBM处的-1eV0 e V能量区间内有一处波峰，主要由Mo-d轨道贡献，N-p、T i-d 也产生部分贡献，更低能量区间主要由N-p轨道产生贡献；VBM处的电子态主要由Mod 轨道贡献，少部分由Ti-d轨道和N-p轨道贡献.3.3光学性质晶体的电子结构与光学性质有着密切的关系，不同状态之间的电子跃迁是由光子吸收或发射引起的复介电函数=8（）+i82（）可以描述材料的光学性质，准确反映光谱信息，实部8i（）反映材料的介电性质，虚部8 2（）反映材料的光吸收性质其中8 2（）的大小与电子跃迁的难易程度有关，8 2（）的值越大，电子越容易发生跃迁32 .8 2（）的计算公式为：C82（2/a(2m)/Me(k)/2.S(Ec-E-ho)dk式中，下标C代表导带，V表示价带；积分下限BZ表示对第一布里渊区积分；k是逆晶格矢量，h是普朗克常数，是角频率，是常数，IMcv(k)12是动量矩阵元，E和E分别是导带和价带的本征能量33。光吸收系数反应了光的强度在半导体材料中随传播深度衰减的程度，对于制作新型纳米光电器件有着重要的指导意义：吸收系数可以通过对介电函数的求导来定义，其表达式为：I()=/2()/8()*+8,()2-81(0)1/2(3)图5为W、M n、V、T i替位掺杂Mo原子的MoSi,N.及其本征结构的复介电函数的虚部8 2（)在能量范围为0 至8 eV的变化曲线：复介电函数虚部和吸收系数都能够准确地反映光谱信息：图5为OeV-8eV能量范围内本征MoSi,N4及W、Mn、V、T i替位掺杂Mo原子后的复介电函数虚部8 2（）曲线图，观察可知掺杂结构复介电函数吸收波峰发生了不同程度的偏移由图5可知，在0 eV2 e V 能量范围内，W掺杂后与本征Mo-Si,N4保持一致，未出现光吸收；Mn、V、T i 的掺杂在此能量区域出现光吸收，Ti掺杂后最为明显，并在0.451eV处出现峰值在2 eV4eV的能量范围内，本征MoSi,N4的波峰出现在3.6 0 5原子与分子物理学报eV处，对应的吸收波长为344nm；V 掺杂体系波峰值向低能量区域移动，峰值为3.46 1eV，吸收波长为358 nm，相比于本征结构吸收波长变长，发生了红移；W、M n、T i掺杂体系的波峰值均向高能量区域移动，对应的波峰值分别为3.6 8 7eV、3.8 6 9 e V、3.6 6 2 e V；吸收波长分别为336nm、32 0 n m、338 n m，相比与本征MoSi,N4吸收波长均减小，发生蓝移图6 为本征以及掺杂结构的光吸收系数曲线图，因为本征MoSi,N4吸收过程为价带顶到导带底电子跃迁，由于四种过渡金属的掺杂引入了杂质能级，价带顶和导带底的位置发生了变化，吸收系数也会受到影响由图可知，在0 eV2 e V能量区域内，Ti掺杂体系的吸收系数产生一个波峰，与图5分析一致综上所述，V的掺杂会引起红移，W、M n、T i的掺杂会引起蓝移，表明过渡金属掺杂MoSizN4有望成为新型光学材料。82(2)066004-6第6 期-intrinsic-W-dopant-Mn-dopant6-V-dopant-Ti-dopant4-200图5本征MoSi,N4和W、M n、V、T i 替位掺杂结构的介电函数虚部Fig.5 Imaginary part of dielectric function of intrinsicMoSi,N4 andW,Mn,Vand Ti substitutiondoped structure4总结本文基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算了W、M n、V、T i 替位掺杂二维MoSizN4后的几何结构、电子结构以及光学性质的变化几何机构分析表明：过渡金属W、M n、V、T i掺杂后晶格常数没有发生变化，未引起晶格畸变；进一步通过形成能分析了结构的稳定性，计算得出W，M n，V，T i 掺杂MoSi,N4后形成能分别为-3.11 eV、-2.8 4 e V、-2.16 e V、-2.6 3 e V,2Energy(eV)468第41卷15(.uo.ol)uo.diosqv10500图6 本征MoSi,N4和W、M n、V、T i 替位掺杂结构的吸收系数Fig.6 Absorption coefficients of intrinsic MoSi,N4 andW,Mn,V and Ti substitution doped structures均为负值，表明四种掺杂结构都能稳定存在，理论上W掺杂后体系更易获取，V掺杂体系最难获取电子结构结果分析表明：W、M n、W、T i 替位掺杂二维MoSi,N4后的禁带宽度分别为1.8 0 6eV、1.0 0 3e V、1.2 18 e V 和1.37 3 eV，且带隙类型并未发生变化，均为间接带隙半导体；W掺杂后引人的杂质能级靠近VBM，为p型半导体；Mn掺杂后引人的杂质能级靠近CBM，能级发生分裂，为n型半导体；V、T i掺杂引人的杂质能级靠近费米能级，是有效的复合中心W、M n、W、T i 替位掺杂没有改变MoSi,N4的带隙类型，对MoSi,N4的电子结构的调控有着积极的意义.电子态密度分析结果表明，只有W的掺杂未对MoSi,N4电子态密度做出贡献，其余掺杂均对Mo-Si,N4结构的VBM和CBM产生影响光学性质分析表明：在2 eV4 e V的能量范围内，W、M n、V、T i 掺杂体系的吸收波长分别为336 nm、32 0nm、358 n m、338 n m；V的掺杂引起了红移，W、Mn、T i 的掺杂引起了蓝移，表明过渡金属掺杂MoSi,N4后有望成为新型光学材料.参考文献：1Novoselov K S,Geim A K,Morozov S V,et al.Elec-tric field effect in atomically thin carbon films J.Sci-ence,2004,306:666.2Jomard G,Petit T,Pasturel A,et al.First-princi-ples calculations to describe zirconia pseudopolymorphsJ.Phys.Rev.B,1997,492:4044.3Zhou J,Shen L,Costa M D,et al.2DMatPedia,an姚登浪，等：过渡金属W、M n、V、T i 掺杂二维材料MoSi,N4的第一性原理计算-intrinsicW-dopantMn-dopantV-dopantTi-dopant2Energy(eV)第6 期open computational database of two-dimensional ma-terials from top-down and bottom-up approachesJ.Scientific Data,2019,6:1.4Novoselov K S,Mishchenko A,Carvalho A,et al.2Dmaterials and van der waals heterostructures J.Sci-ence,2016,353:AAC9439.5Huang Y,Pan Y H,Yang R,et al.Universal me-chanical exfoliation of large-area 2D crystals J.Na-ture Commun.,2020,11:1.6Das S,Robinson J A,Dubey M,et al.Beyond gra-468066004-7phene:progress in novel two-dimensional materialsand van der Waals solidsJ.Ann.Rev.Mater.Res.,2015:1.7Butler S Z,Hollen S M,Cao L,et al.Progress,chal-lenges,and opportunities in two-dimensional materi-als beyond graphene J.ACS Nano,2013,7:2898.8Chen W,Sun Z,Wang Z,et al.Direct observation ofvan der Waals stacking-dependent interlayer magnet-ismJ.Science,2019,366:983.9Huang B,Clark G,Navarro-Moratalla E,et al.Lay-er-dependent ferromagnetism in a van der Waals crys-tal down to the monolayer limit J.Nature,2017,546:270.10 Gong C,Li L,Li Z,et al.Discovery of intrinsic ferro-magnetism in two-dimensional van der Waals crystalsJ.Nature,2017,546:265.11Gao Y,Yin Q,Wang Q,et al.Spontaneous(anti)meron chains in the domain walls of van der Waals fer-romagnetic Fes-,GeTe,J.Adv.Mater.,2020,32:2005228.12 Jiang X,Liu Q,Xing J,et al.Recent progress on 2Dmagnets:Fundamental mechanism,structural designand modificationJ.Appl.Phys.Revu.,2021,8:031305.13 Peng L,Yuan Y,Li G,et al.Observation of topologi-cal states residing at step edges of WTez JJ.NatureCommun.,2017,8:1.14 Sun M,Yan Y,Schwingenschlogl U.Beryllene:apromising anode material for Na-and K-ion batterieswith ultrafast charge/discharge and high specific capac-ityJ.J.Phys.Chem.Lett.,2020,11:9051.15 Cui Z,Bai K,Ding Y,et al.Janus XSSe/SiC(X=Mo,W)van der Waals heterostructures as promisingwater-splitting photocatalysts J.Physica E,2020,123:114207.16 Sun M,Schwingenschlogl U.-CS:a direct-band-gap semiconductor combining auxeticity,ferroelas-ticity,and potential for high-efficiency solar cells第41卷J.Phys.Rev.Appl.,2020,14:044015.17 Wang S,Ukhtary M S,Saito R.Strain effect on circu-larly polarized electroluminescence in transition metaldichalcogenides J.Phys.Revu.Res.,2020,2:033340.18 Ren C,Wang S,Tian H,et al.First-principles in-vestigation on electronic properties and band alignmentof group III monochalcogenides J.Sci.Rep.,2019,9:1.19 Guan Z,Ni S.Predicted 2D ferromagnetic JanusVSeTe monolayer with high Curie temperature,largevalley polarization and magnetic crystal anisotropyJ.Nanoscale,2020,12:22735.20Hong Y L,Liu Z,Wang L,et al.Chemical vapordeposition of layered two-dimensional MoSi,N4 mate-rialsJ.Science,2020,369:6704.21Butler S Z,Hollen S M,Cao L,et al.Progress,chal-lenges,and opportunities in two-dimensional materi-als beyond grapheneJ.ACS Nano,2013,7:2898.22 Cao L,Zhou G,Wang Q,et al.Two-dimensionalvan der Waals electrical contact to monolayer MoSi,N4J.Appl.Phys.Lett.,2021,118:013106.23 1Bafekry A,Faraji M,Hoat D M,et al.MoSi,N single-layer:a novel two-dimensional material with out-standing mechanical,thermal,electronic and opticalpropertiesJ.J.Phys.D,2021,54:155303.24 Bian Y T,Liu G H,Qian S H,et al.Effect of O-do-ping or N-vacancy on the structural,electronic andmagnetic properties of MoSi,N4 monolayer J.arXivpreprint arXiv:2012.04162,2020.25 Chen G X,Wang D D,Wen JQ,et al.Structural,e-原子与分子物理学报lectronic,and magnetic properties of 3d transition met-al doped GaN nanosheet:A first-principles studyJ.Int.J.Quant.Chem.,2016,116:1000.26Shi C,Qin H,Zhang Y,et al.Magnetic properties oftransition metal doped AIN nanosheet:First-principlestudiesJ.J.Appl.Phys.,2014,115:666.27 Xia C,Peng Y,Zhang H,et al.The characteristics ofn-and p-type dopants inSnS,monolayer nanosheetsJ.Phys.Chem.Chem.Phys.,2014,16:19674.28 Wu P,Cao G,Tang F,et al.Electronic and magneticproperties of transition metal