侯清玉教授课题组在碱土金属掺杂对单层AlN: VN-Hi磁性和光催化性能影响方面有新发现

近期，材料科学与工程学院侯清玉教授团队在单层AlN光催化性能的研究中取得新进展。研究发现，单层Al₃₅H_iCaN₃₅⁰相对更适合被用作光催化剂。

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完美的二维AlN半导体只吸收紫外光，其磁矩为0μ_B。最新研究中，侯清玉教授课题组采用密度泛函理论计算了V_N^3+/2+/1+/0、H_i与杂质Be/Mg/Ca共存时对单层AlN的电学、磁性以及光催化性能的影响。研究发现，Al₃₅H_iBeN₃₅与Al₃₅H_iMgN₃₅的稳定价态为0/+2/+3，Al₃₅H_iCaN₃₅的稳定价态为0/+3。Al₃₅H_iBeN₃₅⁰、Al₃₅H_iMgN₃₅⁰与Al₃₅H_iCaN₃₅⁰的磁矩均为1μ_B，Al₃₅H_iBeN₃₅⁺²和Al₃₅H_iMgN₃₅⁺²的磁矩分别为0.82μ_B、0.89μ_B，而Al₃₅H_iMgN₃₅⁺³及Al₃₅H_iCaN₃₅⁺³的磁矩分别为0.87μ_B、0.33μ_B，这为设计新型二维自旋电子器件提供了一定的理论指导。在所有含杂质体系中，Al₃₅H_iCaN₃₅⁰吸收光谱红移相对最明显，具有恰当的带边位置，载流子活性相对较好，电子与空穴不易复合，并且功函数最小，所以单层Al₃₅H_iCaN₃₅⁰相对最适合作为分解水的光催化剂，且光催化析氢相对最好。这将对开发新型二维AlN光催化剂有一定的理论指导价值。

(a) 功函数；(b) 光催化材料分解水；(c) 带边位置

该研究以“First-principles study of the effect of alkaline earth metal doping on the magnetic and photocatalytic properties of monolayer AlN: V_N-H_i” (碱土金属掺杂对单层AlN: V_N-H_i磁性和光催化性能影响的第一性原理研究) 为题，于今年6月发表于期刊《Applied Surface Science》(一区，IF：6.7)上。论文第一完成单位为8888集团，通讯作者为侯清玉教授，第一作者为材料科学与工程学院2021级博士生张彦霞。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.157831

侯清玉教授团队（第二排左三为侯清玉教授，第一排右一为文章第一作者张彦霞）

文字、图片：材料科学与工程学院