原子级薄二元V-V化合物半导体：第一性原理研究

寻找新型二维半导体对于开发下一代低维电子器件至关重要。利用第一性原理计算，我们提出一类未受关注的二元V-V化合物半导体（PN、AsN、SbN、AsP、SbP和SbAs），具有单层黑磷烯（$\alpha$）和蓝磷烯（$\beta$）结构。我们的声子谱和室温分子动力学（MD）计算表明所有化合物都非常稳定。此外，发现大多数化合物在可见光频率范围内呈现适中的能隙，可通过面内应变逐渐调控。特别地，$\alpha$相V-V化合物具有直接带隙，而$\beta$-SbN、AsN、SbP和SbAs由于分离声学和光学声子模式的宽能隙，可能成为二维太阳能电池材料的有前途候选。此外，可利用晶格匹配的$\alpha$($\beta$)-SbN与磷烯构建垂直异质结，并且发现两种范德瓦耳斯异质结均具有引人注目的直接带隙。本研究不仅拓宽了层状第V族半导体的范围，也为二维V-V族在光电子和纳米电子半导体器件中的潜在应用提供了前所未有的途径。