摘要
双面单层MoSSe是一种直接带隙材料，其带隙值约为1.58 eV，顶层和底层分别由Se原子和S原子组成，中间是Mo原子。作为新兴的二维材料，其独特的结构破坏了空间反演对称性，在内部产生垂直偶极矩并表现出弱折叠特征。因此，这种材料具有更大的比表面积、更强的量子局域效应、更易控制的带隙以及增强的介质载流子迁移率，为纳米级超高灵敏度传感器、光电器件、热电材料等领域带来广泛的应用前景。本文在非平衡格林函数的基础上结合密度泛函理论，系统研究了在施加应力和构建缺陷下单层MoSSe中的光电效应。 应变工程可以改变单层MoSSe键长和键角的大小，从而改变材料的能带结构。在之字形方向施加-7%应变时，出现最大带隙为1.89 eV；而扶手椅方向施加到7%应变时，发现最小带隙值为0.98 eV。结果表明在单层MoSSe扶手椅方向施加-2%应变可以有效地增强材料中的线性偏振光效应，此时最大光电流高达 109.26 a02/photon。此外，应变工程还改变了器件对不同光波的偏振敏感度，扶手椅方向施加-1%应变时，器件对紫外线的消光比最高，约为141.55。 缺陷的引入也改变了材料的能带结构。在Mo原子层引入单原子缺陷，Nb原子取代Mo原子时带隙值最大为1.78 eV。Ga原子取代Mo原子时，材料变为间接带隙，带隙值最小，为0.65 eV。扶手椅方向Nb原子取代Mo原子通过线偏振光诱导可以获得最大光电流（6.01 a02/photon）和最大消光比（1177）。而之字形方向下，最大消光比（68）出现在W取代Mo原子状态下，最大光电流（9.83 a20/photon）出现在Mo原子空位下并且是由椭圆偏振光诱导产生。在S、Se原子层引入单原子缺陷后，扶手椅方向下最大光电流（ 35.66 a02/photon ）出现S原子取代Se原子状态下，最大消光比（74.7）出现在S、Se原子互换状态下，均由线偏振光诱导产生。之字形方向在Se原子取代 S原子状态下获得了最大椭圆偏振光光电流（ 23.13 a02/photon），最大的消光42出现在S、Se原子互换状态下。通过计算电子透射谱发现这些较高的光电流来自电子透射谱中两个峰之间较强的电子跃迁。这种强跃迁产生的电子对光电流的贡献较大，导致光电流的整体增加。 研究发现光电流随着偏振角或螺旋度在扶手椅方向呈余弦函数变化趋势，而在之字形方向则呈现正弦函数变化趋势。应力和缺陷的存在在一定条件下可以有效地提高单层MoSSe中的光电流和消光比。其中最大光电流出现在扶手椅方向施加-2%应变时，最大光电流高达109.26 a02/photon；最大消光比出现在Nb原子取代Mo原子状态下，约为1177。这是因为应变和缺陷工程改变了能带结构，增加了电子跃迁的概率。此外，扶手椅方向对线偏振光的响应度比之字形方向高，而之字形方向对椭圆偏振光的响应度更高。通过应变工程和缺陷引入，可以有效地调控单层MoSSe的光电性能，为其在纳米级超高灵敏度传感器、光电器件、热电材料等领域的应用提供了新的思路和可能性。
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