二维硒与碲中的强体光伏效应及二次谐波生成
光学
2021-06-23 v2
摘要
少层硒和碲薄膜近期已被制备出来，为探索二维（2D）单质材料的奇异性质提供了新平台。本工作中，我们基于密度泛函理论并结合广义梯度近似加剪刀修正（其中带隙取自相对论杂化 Heyd-Scuseria-Ernzerhof 泛函计算），对原子级薄硒和碲薄膜的电子、线性及非线性光学（NLO）性质进行了系统的第一性原理研究。有趣的是，我们发现少层 Se 和 Te 具有较大的二次谐波生成（SHG）、线性电光效应和体光伏效应。特别地，三层（TL）Te 具有较大的 SHG 系数，超过广泛使用的 NLO 材料 GaN 的 65 倍。双层（BL）Te 具有巨大的静态 SHG 系数，超过 GaN 的 100 倍。此外，单层（ML）Se 具有较大的 SHG 系数。进而，我们预测 TL Te 表现出强体光伏效应（BPVE），大于迄今发现的具有最大 BPVE 的极性体系 GeS。尽管块体与 2D Se 的位移电流电导率相当，但 TL Te 的位移电流电导率是块体 Te 的 5 倍。最后，对计算电子能带结构的分析表明，2D Se 和 Te 材料的强 NLO 响应主要源于其具有高各向异性、定向共价键、孤对电子和相对较小带隙的低维结构。这些发现为寻找优异的 NLO 和 BPVE 材料提供了实用策略。
引用
@article{arxiv.2012.01124,
title = {Strong bulk photovoltaic effect and second-harmonic generation in two-dimensional selenium and tellurium},
author = {Meijuan Cheng and Zi-Zhong Zhu and Guang-Yu Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.01124},
year = {2021}
}
备注
15pages 12figures