具有II型能带排列的黑磷烯及掺杂单层界面化TiO$_2$：新型激子太阳能电池
材料科学
2016-12-07 v1
摘要
黑磷烯是一种最近通过机械剥离分离出的新型元素二维(2D)材料，具有约2.0 eV直接带隙的特征，克服了石墨烯的弱点（零带隙），从而在光电子器件中实现潜在应用。构建范德瓦尔斯异质结构是调制能带结构、提升电荷分离效率从而优化光电子性质的有效途径。在此，我们从理论上研究了基于完美黑磷烯及其掺杂单层与TiO(110)表面界面的三种II型异质结构。黑磷烯中的掺杂对内置电势、电荷转移、光吸收以及电子动力学具有可调性，有助于优化光吸收效率。提出了三种基于黑磷烯TiO异质结的激子太阳能电池(XSCs)，其功率转换效率比传统太阳能电池高数十倍，可与MoS/WS XSC相比。在含时密度泛函理论框架内的非绝热分子动力学显示超快电子转移时间为6.110.8 fs，以及缓慢的电子空穴复合时间为0.581.08 ps，产生的电荷分离量子效率，进一步保证了XSC中的实际功率转换效率。
引用
@article{arxiv.1512.01675,
title = {Phosphorene and Doped Monolayers Interfaced TiO$_2$ with Type-II Band Alignments: Novel Excitonic Solar Cells},
author = {Liujiang Zhou and Jin Zhang and Zhiwen Zhuo and Liangzhi Kou and Wei Ma and Bin Shao and Aijun Du and Sheng Meng and Thomas Frauenheim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.01675},
year = {2016}
}