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(純計算)巴西馬林加州立大學(xué)Phys. Rev. Mater.: IV-VI族類Janus六方單層的電子和光學(xué)性質(zhì)

時間：2023-02-09 來源： 瀏覽：

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收錄于合集
2023年1月11日，Phys. Rev. Mater.在線發(fā)表了巴西馬林加州立大學(xué)J. E. Padilha課題組的研究論文，題目為《Electronic and optical properties of Janus-like hexagonal monolayer materials of group IV-VI》

作者報道了IV-VI族類 Janus 六方單層材料的電子和光學(xué)響應(yīng)特性的從頭計算。通過結(jié)合聲子譜計算和從頭算分子動力學(xué)(AIMD)模擬，作者驗(yàn)證了一些二維IV-VI族六方材料是動力學(xué)不穩(wěn)定的。基于密度泛函理論(DFT)和Heyd-Scuseria-Ernzerhof雜化泛函(HSE)和G0W0形式的電子能帶結(jié)構(gòu)結(jié)果表明， 動力學(xué)穩(wěn)定的材料表現(xiàn)出間接帶隙 。計算結(jié)果清楚地表明，IV-VI族單層的六邊形晶體結(jié)構(gòu)不僅確定了 帶隙寬度 ，而且對電子-空穴屏蔽效應(yīng)起著至關(guān)重要的作用，從而決定了激子結(jié)合能的強(qiáng)度。 盡管這些納米材料具有很強(qiáng)的結(jié)合，但發(fā)現(xiàn)其 激子結(jié)合能符合二維Mott-Wannier模型 。研究表明， 大多數(shù)穩(wěn)定的二維材料在可見光范圍內(nèi)表現(xiàn)出很強(qiáng)的光學(xué)吸收 ，是極有前途的超薄光伏應(yīng)用材料。因此，對IV-VI族六方單層材料的電子和光學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng)分析將補(bǔ)充即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測量，并為這些材料的技術(shù)應(yīng)用鋪平道路。

圖1 原子結(jié)構(gòu)和聲子譜
圖2 AIMD模擬(300 K)
圖3 能帶結(jié)構(gòu)
圖4 軌道投影能帶結(jié)構(gòu)
圖5 靜電勢圖

圖6 相對于水氧化和還原電位的帶邊位置

圖7 介電函數(shù)的虛部

表1 帶隙大小和帶邊位置

表2 激子結(jié)合能

表3 有效質(zhì)量和介電常數(shù)

【 論文鏈接 】
Barbosa, R., Kuritza, D., Perin, G. et al. Electronic and optical properties of Janus-like hexagonal monolayer materials of group IV-VI. Phys. Rev. Mater ., 2023 , 7, 014001. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.014001

【其他相關(guān)文獻(xiàn)】

[1] Kamal, C., Chakrabarti, A. and Ezawa, M. Direct band gaps in group IV-VI monolayer materials: Binary counterparts of phosphorene.  Phys. Rev. B , 2016 , 93, 125428. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.125428
[2] Lin, J., Zhang, H., Cheng, X. et al. Single layer group IV-V and group V-IV-III-VI semiconductors: Structural stability, electronic structures, optical properties, and photocatalysis.  Phys. Rev. B , 2017 , 96, 035438 . https://doi.org/ 10.1021/jacs.9b11852

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