Electric field- and strain-induced bandgap modulation in bilayer C2N

带隙 电场 材料科学 凝聚态物理 双层 直接和间接带隙 单层 光电子学 纳米技术 化学 物理 生物化学 量子力学
作者
Klichchupong Dabsamut,Tosapol Maluangnont,Pakpoom Reunchan,Jiraroj T‐Thienprasert,Sirichok Jungthawan,Adisak Boonchun
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:120 (20) 被引量:4
标识
DOI:10.1063/5.0093060
摘要

Recently, the C2N monolayer with an optical bandgap of 1.96 eV has emerged as a novel two-dimensional material for modern optoelectronic devices. Herein, we report its bandgap modulation by using a simple bilayer formation that includes the application of an electric field and strain. We identify four energetically favorable bilayer configurations (AA-, AB-, AB′-, and Min-stacking) by using a hybrid functional, obtaining a calculated bandgap of 1.3–1.6 eV. When subjected to a perpendicular electric field up to 4 V/nm, the bandgap decreases by as much as 0.5 eV, which correlates with the increasing energy of the valence-band maximum, where the N-px and N-py states shift closer to the N-pz state. Without the electric field, the bandgap decreases when the interlayer distance is contracted by a compressive strain. We express the strain (or interlayer distance) and the physical applied pressure via the stabilized jellium equation of state. For the Min-stacking configuration, the bandgap decreases from 1.75 to 0.9 eV upon applying a pressure of 35 GPa. The strain-induced reduction in the bandgap is similarly monitored under an applied electric field. Our theoretical work suggests that the electric field and strain (or applied pressure) can be used to tune the electronic properties of the bilayer C2N.
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