Zweidimensionales Haeckelit-NbS₂ –ein diamagnetischer Halbleiter mit Nb⁴⁺-Ionen und hoher Ladungsträgermobilität

In allen bekannten Dichalkogenid-Monolagen (ML) von Übergangsmetallen der Gruppe 5haben die Metallzentren einen Spin, und ihre Grundzustandsphasen sind entweder metallischoder halbleitend mit indirekter Bandlücke. Auf Grundlage von Berechnungen aus ersten Prinzipien berichten wir hier über die Haeckelit-Polytypen 1S-NbX₂ (X = S, Se, Te). Diese sind diamagnetische Halbleiter mit direkter Bandlücke, obwohl die Nb-Atome im Oxidationszustand 4 + vorliegen. Dagegen sind 1S-VX₂-ML antiferromagnetische Halbleiter mit indirekter Bandlücke. Die 1S-Phasen sind thermodynamisch und dynamisch stabil, jedoch haben sie eine etwas hçhere Energie als ihre 1H-und 1T-ML-Polytopen. 1SNbX₂-ML kçnnten sich aufgrund ihrer kleinen Bandlücken (zwischen 0.5 und 1eV) hervorragend für optoelektronische Anwendungen eignen. Weiterhin ist die Lochbeweglichkeit in 1S-NbS₂-ML mit 2.68 ” 10³ cm² V¹ s¹ besonders hoch, hçher als z.B. in MoS₂ und vergleichbar mit WSe₂.