IV-VI族二元单层材料中的直接带隙：磷烯的二元对应物
介观与纳米尺度物理
2016-04-19 v2 材料科学
摘要
我们通过采用基于密度泛函理论的电子结构计算，对IV-VI族二元单层材料（XY）的几何、能量和电子性质进行了系统研究，这些是磷烯的对应物。为此，我们选择了由等量的IV族（X = C, Si, Ge, Sn）和VI族元素（Y = O, S, Se, Te）组成的二元体系XY，具有三种几何构型：褶皱、屈曲和平面结构。结合能计算结果表明所有研究的二元体系在能量上都是稳定的。观察到类似于磷烯的褶皱结构是在能量上最稳定的几何构型。我们的电子能带结构结果预测褶皱SiO和CSe是直接带隙半导体，带隙分别为1.449和0.905 eV。CSe的能带结构与磷烯极为相似。其余褶皱构型的IV-VI族二元单层以及所有屈曲单层也是半导体，但具有间接带隙。重要的是，我们发现许多褶皱单层的间接与直接带隙之差非常小。因此，有可能通过适当的外部影响使这些体系从间接带隙半导体态转变为直接带隙半导体态。事实上，我们在本工作中展示，七种二元单层即SnS、SiSe、GeSe、SnSe、SiTe、GeTe和SnTe在受到小的机械应变（≤3%）时变为直接带隙半导体。这使得本工作研究的十六种二元单层中有九种成为直接带隙半导体。因此，有可能在未来发光二极管和太阳能电池中利用这些磷烯的二元对应物。
引用
@article{arxiv.1512.07598,
title = {Direct Band Gaps in Group IV-VI Monolayer Materials: Binary Counterparts of Phosphorene},
author = {C. Kamal and Aparna Chakrabarti and Motohiko Ezawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.07598},
year = {2016}
}
备注
14 pages, 10 figures