MoS2/MX2 异质双层：通过拉伸应变或外电场进行带隙工程
介观与纳米尺度物理
2014-03-05 v1 材料科学
摘要
我们对二维 (2D) 过渡金属二硫属化物 (TMD) 异质双层 MX2/MoS2 (M = Mo, Cr, W, Fe, V; X = S, Se) 的电子和磁性进行了全面的第一性原理研究。对于 M = Mo, Cr, W; X=S, Se，所有异质双层均表现出具有间接带隙的半导体特性，例外的是 WSe2/MoS2 异质双层，其保留了组成单层的直接带隙特征。对于 M = Fe, V; X = S, Se，MX2/MoS2 异质双层表现出金属特性。本研究的重点是通过施加拉伸应变或外电场来调控 TMD 异质双层材料的带隙。我们发现，随着双轴或单轴拉伸应变的增加，MX2/MoS2 (M=Mo, Cr, W; X=S, Se) 异质双层可能发生半导体到金属的相变。对于 WSe2/MoS2 异质双层，超过临界双轴或单轴应变时可能发生直接带隙到间接带隙的转变。对于 M (=Fe, V) 和 X (=S, Se)，当 MX2/MoS2 异质双层处于双轴拉伸应变下时，金属原子和硫属原子的磁矩均得到增强。此外，电场可以降低 MX2/MoS2 (M=Mo, Cr, W; X=S, Se) 异质双层的带隙。对于两种异质双层 MSe2/MoS2 (M=Mo, Cr)，PBE 计算表明在外电场下可能发生间接带隙到直接带隙的转变。该转变归因于增强的自发极化。一般而言可调控的带隙，以及由于拉伸应变或外电场导致的可能的间接 - 直接带隙转变，使得 TMD 异质双层材料成为光电子应用的可行候选者。
引用
@article{arxiv.1312.2257,
title = {MoS2/MX2 heterobilayers: Bandgap engineering via tensile strain or external electrical field},
author = {Ning Lu and Hongyan Guo and Lei Li and Jun Dai and Lu Wang and Wai-Ning Mei and Xiaojun Wu and Xiao Cheng Zeng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.2257},
year = {2014}
}
备注
19 pages