半导体MSi2Z4单层中依赖于组分的辐射吸收
材料科学
2023-09-21 v1
摘要
近期MoSi2N4材料的合成，连同涵盖整个化学类似物家族的理论预测，为多种光电子与光伏应用开辟了一系列新的低维材料。在本研究中，我们进行了先进的多体第一性原理计算，以分析MSi2Z4（其中M = Mo、W，Z = N、P、As、Sb）材料类的准粒子电子结构。除MoSi2N4外，所有单层在K点均呈现直接带隙。与基于钼的化合物相比，基于钨的化合物其基础带隙可在显著更宽的能量范围内调节。此外，随着Z的原子量增加，带隙与激子结合能均减小。一个值得注意的特征是导带最小值附近不存在横向谷（{\Lambda}或Q），表明相较于传统过渡金属硫族化物单层具有潜在更高的光致发光效率。这些材料的光学谱主要以紧密结合的激子为特征，导致吸收起始位于可见光范围（对于N基材料）和红外区域（对于其他材料）。这种多样性为将这些材料及其异质结构引入光电子器件提供了广阔机遇，其中串联太阳能电池尤其具有前景。
引用
@article{arxiv.2309.11163,
title = {Composition-dependent absorption of radiation in semiconducting MSi2Z4 Monolayers},
author = {Muhammad Sufyan Ramzan and Tomasz Woźniak and Agnieszka Kuc and Caterina Cocchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.11163},
year = {2023}
}