六方硼磷单层中应变诱导的自能修正带隙调控
材料科学
2021-12-07 v1
摘要
我们对二维六方硼磷单层（2D-h-BP）的电子行为进行了第一性原理研究。通过沿 a 和 b 晶轴同时施加拉伸应变，系统被各向同性变形。我们分析了带隙随变形百分比（从 1% 到 8%）的演化。结果表明，该系统表现为直接带隙半导体，价带顶与导带底均位于布里渊区的 K 点 (1/3, 1/3, 0)。尽管施加了应变，此行为不变。标准 DFT 计算所得的带隙低估通过采用 G0W0 方法得以修正。两种方法中带隙行为的趋势相同：在低变形百分比下，带隙以较小斜率线性增长；在较高值下，增长非常缓慢并趋于饱和。因此，对于接近 8% 的变形，带隙对拉伸应变较不敏感。此带隙行为的起源通过投影态密度与电荷密度得以解释，可归因于库仑相互作用以及由所施加拉伸应变引起的电荷重分布。为研究载流子迁移率，我们计算了电子与空穴有效质量，发现两种载流子均具有高迁移率。最后，各应变系统的稳定性分析包括声子谱计算以确保动力学稳定性、弹性常数计算以评估力学稳定性，以及内聚能计算以探索热力学稳定性。结果表明硼磷单层在所计算的拉伸应变下是稳定的。
引用
@article{arxiv.2112.02192,
title = {Self-energy corrected band-gap tuning induced by strain in the hexagonal boron phosphide monolayer},
author = {Jose Mario Galicia Hernandez and J. Guerrero Sanchez and R. Ponce Perez and H. N. Fernandez Escamilla and Gregorio H. Cocoletzi and Noboru Takeuchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.02192},
year = {2021}
}
备注
Submitted to: Computational Materials Science on May 24th, 2021 (Ms. Ref. No.: COMMAT-D-21-01286) Submitted for revisions on August 21th, 2021 (Ref. No.: COMMAT-D-21-01286R1)