层状铅碘带隙交叉的维度控制
材料科学
2026-01-22 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
在评估半导体是否适用于特定应用之前，第一个问题是其是否具有直接带隙或间接带隙。这种区别至关重要，因为器件如发光二极管、光伏电池和光电探测器的运行与带隙性质密切相关。具有带隙交叉（从间接变直接或反之）的半导体为光电器件应用提供了更大的灵活性。著名的例子包括过渡金属二硫化物和本研究的主题——PbI2。带隙的性质及其交叉只能通过跟踪价带最高点和导带最低点来直接确定，这需要在倒谱空间中完成。本文利用角分辨光子能量色谱（ARPES）直接可视化了 PbI2 随薄膜厚度变化的从间接到直接带隙的交叉。我们的测量结果表明，当薄膜厚度超过单层时，价带最高点向布里渊中心移动。结合密度泛函理论计算，我们的结果表明，这一交叉由离子间作用和氢仿射 pz 轨道的杂化驱动。这些发现表明了 PbI2 可调电子结构的潜力及其在光电器件应用中的前景。
引用
@article{arxiv.2506.08791,
title = {Dimensional control of the band-gap crossover in layered lead iodide},
author = {M. Rosmus and A. Antezak and A. Ptok and F. Fortuna and C. P. Sonny Tsotezem and E. M. Staicu Casagrande and A. Momeni and A. Ouvrard and C. Bigi and M. Zonno and A. Ouerghi and H. Khemliche and A. F. Santander-Syro and E. Frantzeskakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.08791},
year = {2026}
}