ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG PHẲNG LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ QUANG HỌC CỦA ĐƠN LỚP GaSe
Từ khóa
DOI:
https://doi.org/10.26459/hueuni-jns.v129i1C.5882Tóm tắt
Vật liệu hai chiều có cấu trúc lớp đã được quan tâm đặc biệt trong suốt gần hai thập kỷ qua do chúng có nhiều tính chất vật lý và hóa học nổi trội. Trong bài báo này, sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ, chúng tôi nghiên cứu một cách có hệ thống sự ảnh hưởng của biến dạng lên các tính chất điện tử và quang học của đơn lớp GaSe. Các tính toán của chúng tôi chỉ ra rằng đơn lớp GaSe ở trạng thái cân bằng là một chất bán dẫn có vùng cấm xiên với năng lượng là 1,903 eV. Các tính chất điện tử của đơn lớp GaSe, đặc biệt là năng lượng của vùng cấm, phụ thuộc rất lớn vào biến dạng. Đơn lớp GaSe có phổ hấp thụ rộng, trải dài từ miền ánh sáng nhìn thấy đến vùng tử ngoại gần. Bên cạnh đó, biến dạng làm thay đổi đáng kể cường độ cũng như vị trí của các đỉnh trong phổ quang học của đơn lớp GaSe.Lượt tải
Tài liệu tham khảo
1. Novoselov KS, Geim AK, Morozov SV, Jiang D, Zhang Y, Dubonos SV, et al. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science. 2004;306:666-669. Doi: https://doi.org/10.1126/science.1102896
2. Bhimanapati GR, Lin Z, Meunier V, Jung Y, Cha J, Das S, et al. Recent advances in two-dimensional materials beyond graphene. ACS Nano. 2015;9:11509-11539. Doi: https://doi.org/10.1021/acsnano.5b05556
3. Lalmi B, Oughaddou H, Enriquez H, Kara A, Vizzini S, Ealet B, et al. Epitaxial growth of a silicene sheet. Appl Phys Lett. 2010;97:223109. Doi: https://doi.org/10.1063/1.3524215
4. Woomer AH, Farnsworth TW, Hu J, Wells RA, Donley CL, Warren SC. Phosphorene: Synthesis, scale-up, and quantitative optical spectroscopy. ACS Nano. 2015;9:8869. Doi: https://doi.org/10.1021/acsnano.5b02599
5. Coleman JN, Lotya M, O’Neill A, Bergin SD, King PJ, Khan U, et al. Two-dimensional nanosheets produced by liquid exfoliation of layered materials. Science. 2011;331:568-571. Doi: https://doi.org/10.1126/science.1194975
6. Wang Z, Xu K, Li Y, Zhan X, Safdar M, Wang Q, et al. Role of Ga vacancy on a multilayer GaTe phototransistor. ACS Nano. 2014;8(5):4859-65. Doi: https://doi.org/10.1021/nn500782n
7. Mukherjee B, Cai Y, Tan HR, Feng YP, Tok ES, Sow CH. NIR Schottky photodetectors based on individual single-crystalline GeSe nanosheet. ACS Appl Mater Interfaces. 2013;5(19):9594-604. Doi: https:/doi.org/10.1021/am402550s
8. Yagmurcukardes M, Senger R, Peeters F, Sahin H. Mechanical properties of monolayer GaS and GaSe crystals. Phys Rev B. 2016;94(24):245407. Doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.245407
9. Xu K, Yin L, Huang Y, Shifa TA, Chu J, Wang F, et al. Synthesis, properties and applications of 2D layered MIIIXIV (M = Ga, In; X= S, Se, Te) materials. Nanoscale. 2016;8(38):16802-18. Doi: https://doi.org/10.1039/C6NR05976G
10. Lei S, Ge L, Liu Z, Najmaei S, Shi G, You G, et al. Synthesis and photoresponse of large GaSe atomic layers. Nano Lett. 2013;13(6):2777-81. Doi: https://doi.org/10.1021/nl4010089
11. Demirci S, Avazlı N, Durgun E, Cahangirov S. Structural and electronic properties of monolayer group III monochalcogenides. Phys Rev B. 2017;95(11):115409. Doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.115409
12. Late DJ, Liu B, Luo J, Yan A, Matte HR, Grayson M, et al. GaS and GaSe ultrathin layer transistors. Adv Mater. 2012;24(26):3549-54. Doi: https://doi.org/10.1002/adma.201201361
13. Ren C, Wang S, Tian H, Luo Y, Yu J, Xu Y, et al. First-principles investigation on electronic properties and band alignment of group III monochalcogenides. Sci Rep. 2019;9(1):1-6. Doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-49890-8
14. Zhou X, Cheng J, Zhou Y, Cao T, Hong H, Liao Z, et al. Strong second-harmonic generation in atomic layered GaSe. J Am Chem Soc. 2015;137(25):7994-7. Doi: https://doi.org/10.1021/jacs.5b04305
15. Venkateshvaran D, Althammer M, Nielsen A, Geprägs S, Rao MR, Goennenwein ST, et al. Epitaxial Znx Fe3¬–xO4 thin films: a spintronic material with tunable electrical and magnetic properties. Phys Rev B. 2009;79(13):134405. Doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.134405
16. Zhou S, Liu C-C, Zhao J, Yao Y. Monolayer group-III monochalcogenides by oxygen functionalization: a promising class of two-dimensional topological insulators. npj Quantum Mater. 2018;3(1):1-7. Doi: https://doi.org/10.1038/s41535-018-0089-0
17. Khoa DQ, Nguyen DT, Nguyen CV, Vi VT, Phuc HV, Phuong LT, et al. Modulation of electronic properties of monolayer InSe through strain and external electric field. Chem Phys. 2019;516:213-7. Doi: https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2018.09.022
18. Pham KD, Vi VT, Thuan DV, Hieu NV, Nguyen CV, Phuc HV, et al. Tuning the electronic properties of GaS monolayer by strain engineering and electric field. Chem Phys. 2019;524:101-5. Doi: https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2019.05.008
19. Vi VT, Hieu NN, Hoi BD, Binh NT, Vu TV. Modulation of electronic and optical properties of GaTe monolayer by biaxial strain and electric field. Superlattices Microstruct. 2020;140:106435. Doi: https://doi.org/10.1016/j.spmi.2020.106435
20. Huang L, Chen Z, Li J. Effects of strain on the band gap and effective mass in two-dimensional monolayer GaX (X= S, Se, Te). RSC Adv. 2015;5(8):5788-94. Doi: https://doi.org/10.1039/C4RA12107D
21. Giannozzi P, Baroni S, Bonini N, Calandra M, Car R, Cavazzoni C, et al. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. J Phys: Condens Matter. 2009;21(39):395502. Doi: https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502.
22. Perdew JP, Burke K, Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple. Phys Rev Lett. 1996;77(18):3865. Doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
23. Grimme S. Semiempirical GGA‐type density functional constructed with a long‐range dispersion correction. J Comput Chem. 2006;27(15):1787-99. Doi: https://doi.org/10.1002/jcc.20495
24. Delin A, Ravindran P, Eriksson O, Wills J. Full‐potential optical calculations of lead chalcogenides. Int J Quantum Chem. 1998;69(3):349-58. Doi: https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-461X(1998)69:33.0.CO;2-Y
25. Karazhanov SZ, Ravindran P, Kjekshus A, Fjellvåg H, Svensson B. Electronic structure and optical properties of Zn X (X= O, S, Se, Te): A density functional study. Phys Rev B. 2007;75(15):155104. Doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.155104
26. Ravindran P, Delin A, Johansson B, Eriksson O, Wills J. Electronic structure, chemical bonding, and optical properties of ferroelectric and antiferroelectric NaNO2. Phys Rev B. 1999;59(3):1776. Doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.59.1776
