Electronic and Optical Properties of Atomic-Scale Heterostructure Based on MXene and MN (M = Al, Ga): A DFT Investigation.
Electronic and Optical Properties of Atomic-Scale Heterostructure Based on MXene and MN (M = Al, Ga): A DFT Investigation.
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DOI：
10.3390/nano11092236
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发表时间：
2021-08-30
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Sun Q
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ren K;Zheng R;Xu P;Cheng D;Huo W;Yu J;Zhang Z;Sun Q
石墨烯发现后，人们对二维（2D）材料进行了大量研究。为了提高二维材料的性能和拓展其应用，通常将两种不同的层状材料通过货车德瓦耳斯（vdW）相互作用结合形成异质结构。在这项工作中，基于第一性原理计算，Hf 2CO 2，AlN和GaN构成的异质结构的一些迷人的性质进行了处理。结果表明，Hf 2CO 2/AlN和Hf 2CO 2/GaNvdW异质结构在300 K下能保持原有的能带结构形状，并具有较强的热稳定性。另外，Hf 2CO 2/MN异质结构具有I型能带取向结构，可以作为一种很有前途的发光器件材料。Hf 2CO 2和AlN（或GaN）单层之间的电荷转移为0.1513（或0.0414）。|e|. Hf 2CO 2/AlN和Hf 2CO 2/GaN vdW异质结的电势在界面上分别降低了6.445 eV和3.752 eV。此外，Hf 2CO 2/AlN和Hf 2CO 2/GaN异质结构均具有显著的光吸收能力，进一步展示了Hf 2CO 2/MN异质结构的应用前景。本工作的研究为异质结光催化和光伏器件的设计提供了理论指导。
After the discovery of graphene, a lot of research has been conducted on two-dimensional (2D) materials. In order to increase the performance of 2D materials and expand their applications, two different layered materials are usually combined by van der Waals (vdW) interactions to form a heterostructure. In this work, based on first-principles calculation, some charming properties of the heterostructure constructed by Hf2CO2, AlN and GaN are addressed. The results show that Hf2CO2/AlN and Hf2CO2/GaN vdW heterostructures can keep their original band structure shape and have strong thermal stability at 300 K. In addition, the Hf2CO2/MN heterostructure has I-type band alignment structure, which can be used as a promising light-emitting device material. The charge transfer between the Hf2CO2 and AlN (or GaN) monolayers is 0.1513 (or 0.0414) |e|. The potential of Hf2CO2/AlN and Hf2CO2/GaN vdW heterostructures decreases by 6.445 eV and 3.752 eV, respectively, across the interface. Furthermore, both Hf2CO2/AlN and Hf2CO2/GaN heterostructures have remarkable optical absorption capacity, which further shows the application prospect of the Hf2CO2/MN heterostructure. The study of this work provides theoretical guidance for the design of heterostructures for use as photocatalytic and photovoltaic devices.
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