基于第一性原理计算揭示BiP$_3$三磷化物从块体到石墨烯异质结构的电子性质
材料科学
2023-09-11 v2 化学物理
计算物理
摘要
三磷化物（化学式为XP，X为IIIA、IVA或VA族元素）因在多种应用中的巨大潜力近来备受关注。在此，我们利用密度泛函理论计算，首次描述了块体三磷化铋（BiP）的结构与电子性质。声子谱与分子动力学模拟证实，BiP的三维晶体是热力学稳定的金属，无带隙。与块体不同，BiP的单层、双层、三层和四层为半导体，带隙介于1.4至0.06 eV之间。然而，超过五层的堆叠表现出与块体相同的金属性行为。结果表明，量子限域是调控BiP三磷化物电子性质的有力工具，使其适于技术应用。在此基础上，我们研究了由石墨烯（G）与BiP单层（m-BiP）构建的范德瓦耳斯异质结构的电子性质。我们的结果表明，石墨烯中的狄拉克锥在该异质结构中保持完好。在平衡层间距下，G/m-BiP形成n型接触，肖特基势垒高度为0.5 eV。值得注意的是，G/m-BiP异质结构中的SHB可通过改变层间距或施加横向电场来调节。因此，我们表明少层BiP是实现纳米电子与光电器件的引人关注的材料，并且是设计肖特基纳米电子器件的优异选择。
引用
@article{arxiv.2309.02216,
title = {Unveiling the electronic properties of BiP$_3$ triphosphide from bulk to graphene-based heterostructure by first-principles calculations},
author = {Dominike P. de Andrade Deus and Igor S. S. de Oliveira and Roberto Hiroki Miwa and Erika N. Lima},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.02216},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 14 figures, 1 table