SnxPy Monolayers:Jenis Baru Material Dua Dimensi dengan Stabilitas Tinggi, Mobilitas Pembawa, dan Sifat Magnetik

Abstrak

Mencari material grup V dua dimensi (2D) dengan feromagnetisme, anisotropi elastis, dan mobilitas pembawa serta struktur pita yang dapat disetel adalah salah satu kunci untuk mengembangkan perangkat nano yang terus berkembang. Lapisan tunggal 2D Sn_x P_y dengan x /y (1/1, 1/2, 1/3, dan seterusnya) bilangan koordinasi dipelajari berdasarkan teknik optimasi gerombolan partikel yang dikombinasikan dengan optimasi teori fungsional densitas. Stabilitas termalnya dapat dikonfirmasi oleh dinamika molekul pada 70K dan 300K, yang menunjukkan bahwa material 2D baru memiliki keberadaan yang stabil. Struktur pita elektronik dari empat struktur stabil menunjukkan bahwa semua lapisan tunggal Sn_x P_y adalah semikonduktor celah pita yang dapat disetel sepenuhnya dan fleksibel di bawah regangan biaksial. Lapisan tunggal P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ dengan struktur pita valensi yang unik dapat berubah dari nonmagnetik menjadi feromagnetik dengan doping lubang karena "kriteria Stoner", dan Pmc2₁ -SnP₂ adalah semikonduktor celah mirip langsung dengan anisotropi elastis dalam bidang yang memiliki mobilitas elektron tinggi hingga 800 cm² V⁻¹ s⁻¹ sepanjang k _b arah, yang jauh lebih tinggi daripada MoS₂ (∼ 200 cm² V⁻¹ s⁻¹ ). Puncak serapan optik bahan berada di daerah ultraviolet. Penemuan ini memperluas aplikasi potensial bidang 2D Sn_x . yang sedang berkembang P_y struktur dalam nanoelektronika.

Pengantar

Senyawa biner dua dimensi (2D) telah menarik perhatian luas dalam beberapa tahun terakhir karena sifatnya yang unik dan dapat memberikan panduan yang andal untuk aplikasi potensialnya dalam perangkat nanoelektronik dan optoelektronik [1]. Misalnya, graphene menarik minat besar sejak penemuannya karena sifat dan aplikasi potensial [2,3,4,5,6], sedangkan graphene memiliki celah pita kecil yang tidak terdeteksi pada suhu kamar, sehingga sulit digunakan dalam perangkat nano optoelektronik. Jadi, kesulitan ini mendorong para peneliti untuk menemukan bahan 2D dengan celah pita yang ideal. Pada tahun-tahun berikutnya, boron-nitrida (BN) [7], MoS₂ atau dikalkogenida logam transisi lainnya [8,9,10,11,12,13], dan trihalkogenida logam transisi [14, 15], antara lain akan keluar. Dalam beberapa tahun terakhir, graphene dan bahan 2D lainnya dari kelompok IV (silikon, stanene, dan germanene [16]) telah membuat kemajuan yang baik dalam penelitian ilmiah. Kecuali, bahan semikonduktor 2D milik kelompok V, terutama fosforena [17,18,19] dan arsenena [20], muncul sebagai generasi baru pesaing di bidang perangkat optoelektronik. Phosphene memiliki prospek aplikasi yang luas dalam transistor efek medan, perangkat optoelektronik, spintronics, sensor gas dan sel surya, dan sebagainya, sementara stanene, struktur seperti sarang lebah 2D, dianggap sebagai jenis material baru dengan sifat fisik superior setelah graphene karena kopling spin-orbital elektronnya yang kuat.

Sangat mendesak untuk mensintesis dua jenis elemen untuk mendapatkan materi 2D novel multifungsi. Dilaporkan bahwa paduan sering digunakan untuk meningkatkan sifat bahan 2D untuk memperluas penerapannya. Misalnya, MoS 2D_2x Se_{2(1 − x )} dan WS_2x Se_{2(1 − x )} nanosheets [21, 22] menyaksikan sifat aneh sebagai elektronik yang dapat disetel, sifat optik, dan Rasio Poisson Negatif dalam bidang dengan x /y (1/1, 1/2, 1/3, dan seterusnya) bilangan koordinasi. Sebagai contoh lain, material paduan 2D Si_x C_y [23], B_x C_y [24], dan B_x Si_y [25] menunjukkan banyak karakteristik baru (struktur bermodel baru, elektronik, dan sifat mekanik) dengan perhitungan prinsip pertama yang berbeda dari keadaan dasar murni. Karena fosforen 2D dan stanene monolayer memiliki sifat baru, unsur Sn dan P disenyawakan dengan berbagai stoikiometri.

Dalam karya ini, kami membangun beberapa struktur dengan algoritma optimasi segerombolan partikel (PSO). Kemudian, kami memilih empat struktur paling stabil dari 2D Sn_x P_y monolayers dengan nomor koordinasi yang berbeda dan menyelidiki sifat elektronik berdasarkan optimasi teori fungsional kepadatan (DFT). Struktur pita elektronik yang dihitung menunjukkan bahwa semua lapisan tunggal yang stabil atau metastabil dengan bilangan koordinasi yang berbeda adalah semikonduktor dengan celah pita tidak langsung. Lebih penting lagi, Pmc2₁ -SnP₂ monolayer adalah semikonduktor celah seperti langsung dengan celah pita hingga 0,92 eV di wilayah cahaya inframerah. Tapi di luar itu, Pmc2₁ -SnP₂ strukturnya adalah semikonduktor celah mirip langsung yang memiliki mobilitas elektron tinggi 800 cm² V⁻¹ s⁻¹ , yang jauh lebih tinggi daripada MoS₂ (∼ 200 cm² V⁻¹ s⁻¹ ). Lapisan tunggal P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ struktur dengan struktur pita valensi yang unik dapat berubah dari nonmagnetik menjadi feromagnetik dengan doping lubang karena "kriteria Stoner". Struktur pita elektronik yang dihitung menunjukkan bahwa semua lapisan tunggal Sn_x P_y adalah semikonduktor dengan celah pita fleksibel yang dapat disetel di bawah regangan biaksial, yang memungkinkan rekayasa regangan dari empat celah pita struktur dalam hampir seluruh rentang cahaya tampak.

Metode Komputasi

Untuk menjamin pencarian menyeluruh dari keragaman struktural, berbagai x dan y memilih dari satu sampai enam diperhitungkan berdasarkan algoritma optimasi partikel-gerombolan (PSO) [26]. Hasil pencarian yang disampaikan struktur monolayer relatif stabil hanya untuk y /x 1.

Untuk mempelajari struktur elektronik 2D Sn_x P_y monolayers dengan nomor koordinasi yang berbeda, perhitungan kami dilakukan dengan menggunakan teori fungsional kerapatan gelombang bidang (DFT) [27, 28] metode untuk mewujudkan di Wina Ab-initio Simulation Package (VASP) [29,30,31]. Melalui Generalized Gradient Approximation (GGA) untuk menggambarkan energi korelasi-tukar dalam bentuk Per-dew–Burke–Ernzerhof (PBE) [32,33,34,35] dan potensial ion-elektron digambarkan dengan amplifikasi proyeksi metode gelombang [33]. Energi cutoff dari gelombang-bidang dipilih menjadi energi 500 eV untuk Sn_x P_y sistem, masing-masing. Titik k yang cukup padat (9 × 9 × 1) dari ruang timbal balik diambil sampelnya di zona Brillouin. Ruang vakum tegak lurus bidang antara super-sel tetangga lebih besar dari 25 Å, menghilangkan interaksi antara ulangan. Dalam perhitungan dua langkah berturut-turut, ditetapkan sebagai 10⁵ eV sebagai nilai konvergensi energi. Selama optimasi geometrik, gaya atom dari semua struktur kurang dari 0,02 eV Å⁻¹ dengan menggunakan metode gradien konjugasi sampai atom mencapai posisi optimalnya. Selain itu, kami akan menggunakan supercell dengan 4 × 4 × 1 untuk perhitungan ab initio molecular dynamic (AIMD) ketika algoritma Nosé [36] pada 300K.

Mobilitas pembawa terutama dipengaruhi oleh hamburan gelombang samping akustik, hamburan gelombang samping optik, dan hamburan pengotor terionisasi. Karena dua yang terakhir tidak berpengaruh seperti yang pertama, mobilitas yang kami hitung mencakup mobilitas di bawah hamburan gelombang samping akustik. Mobilitas terutama mempengaruhi dua kinerja transistor:Pertama adalah bahwa konsentrasi pembawa bersama-sama menentukan konduktivitas (kebalikan dari resistivitas) dari bahan semikonduktor. Kedua, itu mempengaruhi frekuensi kerja perangkat. Keterbatasan utama dari karakteristik respons frekuensi transistor bipolar adalah waktu bagi pembawa minoritas untuk melintasi wilayah basis. Mobilitas merupakan parameter penting untuk mengukur konduktivitas bahan semikonduktor 2D. Ini menentukan konduktivitas bahan semikonduktor dan mempengaruhi kecepatan kerja perangkat. Dengan demikian, mobilitas pembawa dikendalikan oleh dispersi fonon dan dapat dijelaskan oleh teori potensial deformasi (DP) yang dikemukakan oleh Bardeen dan Shockley [37]. Jadi, mobilitas pembawa dalam materi 2D dapat dinyatakan sebagai [38, 39]

$$ {\mu}_{2D}=\frac{2e{\mathrm{\hslash}}^3{C}^{2D}}{3{k}_BT{\left|{m}^{\ast }\kanan|}^2{E}_1^2} $$

dimana e , , dan k _B adalah muatan elektron tereduksi konstanta Planck dan Boltzmann. Dan T adalah suhu yang diatur ke 300K. Dimana m* adalah massa efektif, E ₁ adalah konstanta potensial deformasi, dan C ^2D adalah kekakuan dalam bidang.

Efek linier sistem pada medan cahaya di bawah vektor gelombang kecil ditentukan oleh bagian imajiner dari konstanta dielektrik kompleks dan fungsi dielektrik yang dapat dihitung dengan

$$ \upvarepsilon \left(\omega \right)={\varepsilon}_1\left(\omega \right)+i{\varepsilon}_2\left(\omega \right) $$

di mana ε ₁ (ω ) dan ε ₂ (ω ) adalah bagian nyata dari fungsi dan bagian imajiner, ε ₁ (ω ) dapat diturunkan dari bagian imajiner ε ₂ (ω ) fungsi dielektrik oleh Kramer-Kronig dapat dinyatakan [40]. Bagian imajiner dari fungsi dielektrik dapat dinyatakan sebagai

$$ {\varepsilon}_2\left(\omega \right)=\frac{4{\pi}^2}{m^2-{\omega}^2}\sum \limits_{V,C}\underset {BZ}{\int }{d}^3k\frac{2}{2\pi }{\left|e\bullet {M}_{cv}\kanan|}^2\times \updelta \left[{ E}_C\right.(k)-{E}_V(k)-\mathrm{\hslash}\left.\omega \right] $$

Selain itu, koefisien penyerapan I (ω ) diperoleh dengan

$$ I\left(\omega \right)=\sqrt{2}\omega \left[\sqrt{\varepsilon_1^2\left(\omega \right)-{\varepsilon}_2^2\left(\omega \right)}-{\varepsilon}_1\left(\omega \right)\right]1/2 $$

di mana C adalah pita konduksi, V adalah keadaan pita valensi, Ω adalah volume sel satuan, m adalah massa elektron bebas, e adalah muatan elektron bebas, dan ω adalah frekuensi foton datang.

Hasil dan Diskusi

Stabilitas

Pertama, empat Sn 2D_x P_y monolayers dianggap untuk menentukan stabilitas energik mereka. Energi formasi merupakan parameter energi dalam sistem termodinamika yang merupakan titik kunci untuk memeriksa stabilitas sistem. Stabilitas relatif Sn_x P_y lapisan tunggal dapat dikonfirmasi dengan menghitung energi formasi dan dihitung sebagai

$$ {E}_{\mathrm{form}}=\left({E}_{\mathrm{total}}-{N}_{\mathrm{Sn}}{E}_{\mathrm{Sn} }-{N}_{\mathrm{P}}{E}_P\right)/\left({N}_{\mathrm{Sn}}+{N}_{\mathrm{p}}\kanan) $$

dimana E adalah energi suatu senyawa atau unsur penyusunnya pada tekanan tertentu. T adalah jumlah atom dalam sel satuan. Energi formasi negatif dari sistem yang dihitung menunjukkan bahwa konfigurasi stabil atau metastabil [41]. Energi formasi yang dihitung dari Sn_x P_y lapisan tunggal adalah 0.235, 0.223, 0.159, dan 0.016 eV/atom (ditunjukkan pada Tabel 1). Menurut definisinya, nilai yang lebih kecil menunjukkan stabilitas yang lebih tinggi. Jelas, P$ \overline{6} $m2-SnP adalah yang paling stabil dari keempat struktur ini. Lebih khusus lagi, stabilitas termal yang tinggi dari bahan semikonduktor sangat penting dalam penerapan perangkat elektronik. Di sini, stabilitas termal Sn_x P_y monolayers diperiksa dengan menggunakan simulasi ab initio molecular dynamics (AIMD). Berdasarkan simetri grup ruang, kita hanya menghitung stabilitas P$ \overline{6} $m2-SnP untuk struktur serupa P$ \overline{6} $m2-SnP dan Pmc2₁ -SnP₂ dan Pmc2₁ -SnP₂ untuk Pmc2₁ -SnP₂ dan P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ struktur. Hasil menunjukkan bahwa nilai rata-rata energi total struktur tetap hampir tidak berubah, dan struktur tetap tidak berubah setelah 1 ps, 3 ps, dan 5 ps, menunjukkan bahwa Sn_x P_y lapisan tunggal stabil secara termal (dalam Gambar S1). Kemudian, kami menghitung kurva dispersi fonon dan tidak memiliki frekuensi getaran imajiner yang menyiratkan bahwa struktur stabil secara dinamis (dalam Gambar S1). Beberapa metode telah dilaporkan dalam literatur untuk mensintesis bahan berlapis termasuk pembelahan mikromekanis [2], pertumbuhan epitaxial [42], deposisi uap kimia [43], dan pengelupasan cair [44]. Beberapa bahan dengan struktur serupa berhasil disiapkan secara eksperimental. Kami telah menemukan beberapa laporan terkait bahwa beberapa lapisan nanosheet GaSe telah dibuat menjadi fotodetektor kinerja tinggi dalam percobaan [45]. Selain itu, preparasi, isolasi, dan karakterisasi cepat yang tidak ambigu dari lapisan ultrathin MoS ukuran besar₂ , GaS, dan GaSe diendapkan ke SiO₂ /Si substrat dilaporkan [46].

Seperti diplot pada Gambar 1a, b, struktur P$ \overline{3} $m1-SnP menunjukkan struktur yang mirip dengan fase heksagonal P$ \overline{6} $m2-SnP. Pmc2₁ -SnP ₂ fase trigonal (Gbr. 1c) menunjukkan bahwa x /y komposisi selanjutnya ditingkatkan menjadi 1/2. Bahan struktur mirip dengan P$ \overline{4} $2₁ m-SnP₂ terbukti stabil dengan perhitungan teori [47]. Juga, sebuah studi baru menemukan struktur XY₂ (Gbr. 1d) adalah semikonduktor celah pita tidak langsung, dan mungkin rentan terhadap medan listrik dan tegangan. Kami percaya bahwa materi yang kami prediksi akan memiliki persiapan yang sukses di masa depan dengan perkembangan teknologi.

Tampak atas dan samping struktur atom Sn_x P_y lapisan tunggal:a P$ \overline{6} $m2-SnP, b P$ \overline{3} $m1-SnP, c Pmc2₁ -SnP₂ , dan d P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂; tingkat Fermi (garis putus-putus horizontal) digeser ke 0 eV. Bola merah muda berat mewakili atom Sn, dan bola merah muda muda mewakili atom P

Properti Elektronik dan Magnetik

Struktur pita yang dihitung dan kerapatan parsial status Sn_x P_y monolayer diplot pada Gambar. 2. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2a, P6̅m2-SnP adalah semikonduktor tidak langsung dengan celah pita 1,19 eV. Pita valensi maksimum (VBM) pada arah → K disumbangkan oleh hibridisasi orbital Sn-p dan P-p, sedangkan pita konduksi minimum (CBM) pada titik K berasal dari hibridisasi orbital Sn-s dan P-p. P$ \overline{3} $m1-SnP menunjukkan struktur pita elektronik yang serupa dengan pasangan P$ \overline{6} $m2-SnP tetapi dengan celah pita yang lebih kecil yaitu 1,21 eV. Dispersi pita valensi P$ \overline{6} $m2-SnP dan P$ \overline{3} $m1-SnP dekat titik dan level Fermi (E _B ) cukup datar, mengingat kepadatan status (DOS) yang agak tinggi dan singularitas van Hove di sekitar VBM. Pmc2₁ -SnP₂ menunjukkan karakter semikonduktor celah seperti langsung (E _g (langsung) E _g (tidak langsung) =6 meV) dengan celah pita 0,72 eV (lihat Gambar 2c). VBM-nya sebagian besar dikaitkan dengan orbital P-p, sedangkan CBM-nya terutama disumbangkan oleh orbital P-p dan orbital Sn-s. P$ \overline{4}{2}_1 $m -SnP₂ adalah semikonduktor celah tidak langsung dengan E _g dari 1,79 eV, dan pita-pita yang berasal dari mirip dengan Gambar. 2c. Lebih penting lagi, P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ monolayer memiliki kondisi yang sama dibandingkan dengan Gambar. 2a, b, karakter dispersi pita datar di sekitar VBM juga muncul, menghasilkan DOS yang sangat tinggi dan singularitas van Hove.

Struktur pita elektronik yang dihitung dan kerapatan parsial status VBM dan CBM Sn_x P_y lapisan tunggal:a P$ \overline{6} $m2-SnP, b P$ \overline{3} $m1-SnP, c Pmc2₁ -SnP₂ , dan d P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂

Menurut kriteria Stoner, feromagnetisme spontan terjadi jika energi kinetik lebih kecil dari energi pembelahan pertukaran, yaitu jika DOS pada E _B cukup tinggi. Gambar 2d menunjukkan DOS yang sangat tinggi di sekitar VBM; P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ dapat memenuhi kriteria Stoner jika E _B digeser ke posisi dengan DOS tinggi melalui doping lubang. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 3a, doping lubang dapat memperkenalkan momen magnetik pada konsentrasi doping yang sesuai. Seperti yang diharapkan, hasil komputasi menunjukkan bahwa P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ dapat diubah menjadi keadaan dasar feromagnetik di luar kerapatan lubang kritis. Diantaranya, kepadatan lubang n _h dapat dinyatakan sebagai n _h =m _h /S _sel , di mana S _sel dan m _h adalah area sel primitif dan jumlah lubang yang dimasukkan ke dalam sel primitif. Injeksi lubang ke dalam monolayer P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ memang mengarah ke feromagnetisme. Momen magnet menunjukkan hubungan seperti puncak yang curam dengan kerapatan lubang. Karena momen putaran yang cukup besar diinduksi oleh doping lubang dalam sistem, struktur pita energi di sekitar tingkat Fermi telah sangat berubah karena pemisahan putaran. Khususnya, struktur pita terpolarisasi spin (ditunjukkan pada Gambar. 3b) dari P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ pada 7,2 × 10¹⁴ cm⁻² menunjukkan bahwa lapisan tunggal menjadi setengah logam sempurna. Jadi, kami memperkirakan bahwa keadaan FM stabil dengan setengah metalik dapat diwujudkan dalam P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ lapisan tunggal.

Ferromagnetisme di P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ lapisan tunggal. (a ) Momen putaran vs kepadatan lubang n _h . b Struktur pita valensi yang dihitung dari P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ di n _h =7,2 × 10¹⁴ cm⁻² . Pita spin-up dan spin-down masing-masing ditunjukkan dengan warna biru dan merah. Level Fermi diatur menjadi 0 eV

Anisotropi Elastis dan Mobilitas Pembawa Monolayer

Efek regangan pada sifat elektronik lapisan tunggal 2D Sn_x P_y struktur juga menarik. Gambar 4a menyajikan variasi celah energi di bawah regangan biaksial ε . Kesenjangan energi Sn_x P_y monolayers secara nyata dimodulasi menurut beberapa aturan. Misalnya, celah energi P$ \overline{6} $m2-SnP berkurang dari 1,19 menjadi 0,52 eV dengan meningkatnya regangan tarik hingga ε =8%, peningkatan pertama dari 1,12 menjadi 1,36 eV untuk ε 2%, kemudian menurun dari 1,36 menjadi 0,51 eV. Selain itu, sejak a dan b dari parameter kisi Pmc2₁ -SnP₂ strukturnya berbeda, perubahan sifat elektroniknya berbeda sepanjang x -sumbu dan y -sumbu [48], seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4b. Jelas bahwa ketika regangan uniaksial diterapkan dalam arah yang berbeda, perubahan x arahnya berbeda dari perubahan y arah. Mempertimbangkan rentang celah energi dengan regangan ε , kisaran celah pita yang dapat disetel oleh regangan dalam bidang hampir mencakup seluruh wilayah cahaya tampak berdasarkan perhitungan prinsip pertama.

Sifat elektronik struktur yang bergantung regangan:(1) P$ \overline{6} $m2-SnP, (2) P$ \overline{3} $m1-SnP, (3) Pmc2₁ -SnP₂ , dan (4) P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ . b Sifat elektronik bergantung regangan uniaksial dari Pmc2₁ -SnP₂ . c Energi Pmc2₁ -SnP₂ pewarnaan monolayer vs uniaksial

Selain itu, kami juga menyelidiki pengaruh tegangan uniaksial, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4c. Kekakuan di dalam bidang C ^2D (C ^2D =[∂² E /∂δ ² ]/S ₀ , di mana S ₀ adalah luas 2D Pmc2₁ -SnP₂ monolayer) dapat diperoleh dengan memasang parabola. Yang cukup menarik, kekakuan di dalam pesawat C ^2D menunjukkan anisotropi elastis yang sangat jelas di sepanjang a dan b arah dihitung masing-masing menjadi 12,1 dan 105,6 N/m. Karena Pmc2₁ -SnP₂ menunjukkan karakter semikonduktor celah seperti langsung, massa efektif (m ^∗ =ℏ ² (∂ ² E /∂K ² )⁻¹ ) elektron (m _e adalah |m ^* _e |) dan lubang (m _h adalah |m ^* _h |) terkait dengan (semu) semikonduktor langsung Pmc2₁ -SnP₂ monolayer juga dihitung. Massa efektif terdaftar (Tabel 2). Yang paling menarik adalah massa efektif elektron di k _b arah (0,15 me) jauh lebih kecil daripada di k _a arah (1,31 me), menunjukkan perpindahan elektron yang mudah di k _b arah. Ada parameter penting lainnya adalah konstanta DP E ₁ (E ₁ =dE _tepi /dδ ) untuk elektron sepanjang a dan b arah dihitung menjadi 5,36 dan 11,57 eV, masing-masing. Anehnya, operator yang dihitung dapat dicapai ~ 800 cm² V⁻¹ s⁻¹ di k _b arah. Sebagai perbandingan, mobilitas pembawa MoS₂ lapisan tunggal adalah 200 cm² V⁻¹ s⁻¹ dalam percobaan [8]. Namun, mobilitas pembawa hanya sekitar 8 cm² V⁻¹ s⁻¹ di k _a arah. Oleh karena itu, mobilitas pembawa yang tinggi yang ditemukan dalam penelitian ini sangat penting untuk studi transpor elektron.

Properti Optik

Sifat fotolistrik bahan fotoelektronik dicirikan oleh fungsi dielektrik, fotokonduktivitas, dan koefisien absorpsi. Bagian imajiner dari fungsi dielektrik ditunjukkan pada Gambar. 5a. Perhatikan bahwa Pmc2₁ -SnP₂ monolayer menunjukkan penyerapan mulai pada 0.70 eV, dan muncul tiga puncak serapan utama pada 0.9, ~ 3.2, dan 4.0 eV. Seperti diilustrasikan pada Gambar. 5b, ini menunjukkan absorbansi di ketiga arah dalam rentang tampak dan rentang ultraviolet untuk lapisan tunggal Pmc2₁ -SnP₂ . Jadi, Pmc2₁ -SnP₂ bahan monolayer dapat digunakan untuk fotodetektor solar-blind yang tipis secara atomik untuk, misalnya, deteksi api yang efisien.

a Fungsi dielektrik yang dihitung versus energi untuk Pmc2₁ -SnP₂ sepanjang arah cahaya datang yang berbeda. b Koefisien penyerapan imajiner yang dihitung

Kesimpulan

Kesimpulannya, berdasarkan algoritma PSO yang dikombinasikan dengan perhitungan prinsip pertama, kami telah mengidentifikasi beberapa Sn 2D_x P_y lapisan tunggal dengan rasio x /y =1:1 dan 1:2. Anehnya, lapisan tunggal baru ini juga memiliki sifat elektronik dan magnet yang khas:lapisan tunggal P$ \overline{4}{2}_1 $m-SnP₂ struktur dengan struktur pita valensi yang unik dapat berubah dari nonmagnetik menjadi feromagnetik dengan doping lubang karena "kriteria Stoner"; Pmc2₁ -SnP₂ strukturnya adalah semikonduktor celah langsung-seperti dengan anisotropi elastis dalam bidang ditemukan memiliki mobilitas elektron tinggi setinggi 800 cm² V⁻¹ s⁻¹ sepanjang k _b arah, yang jauh lebih tinggi daripada MoS₂ (∼ 200 cm² V⁻¹ s⁻¹ ). Puncak serapan optik bahan berada di daerah ultraviolet. Penemuan ini memperluas aplikasi potensial bidang 2D Sn_x . yang sedang berkembang P_y struktur dalam nanoelektronika. Sifat-sifat yang diinginkan dari Sn_x multi multifungsi ini P_y monolayers menyediakan aplikasi hebat yang menjanjikan dalam elektronik dan optoelektronik.

Ketersediaan Data dan Materi

Semuanya ada dalam teks dan gambar utama.

Studi Perbandingan pada Lembar Nano Molibdenum Dioksida Dua Dimensi (2D) Persegi Panjang dan Heksagonal Molibdenum Dioksida dengan Ketebalan Berbeda Co-dosis Ozon dan Air Deionisasi sebagai Prekursor Oksidator Pertumbuhan Film Tipis ZnO dengan Deposisi Lapisan Atom

bahan nano