A first principle study of pressure‐induced properties of MoS2–graphene heterostructures

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作者
Sarmand Jomaa Maraan,Bahaa M. Ilyas,Anwar Mustafa Alfaidhi
出处
期刊:International Journal of Quantum Chemistry [Wiley]
卷期号:123 (4)
标识
DOI:10.1002/qua.27027
摘要

Abstract We examine the capabilities of the ab‐initio calculations within density functional theory (DFT) on the 2D monolayer MoS 2 , graphene, and Gr‐MoS 2 heterostructure. The stability, elastic properties, acoustics, electronic and optical properties of the three hexagonal MoS 2 , graphene, and Gr‐MoS 2 heterostructure is presented. The energy bandgap and both Total and partial density of states are calculated within the PBE functional and are enhanced by the HSE06 functional. Gr‐MoS 2 hold an indirect bandgap (0.294 ev) while MoS 2 is a direct bandgap (1.83 eV); moreover, graphene is used in its metal form in our calculations. The geometrically optimized relaxed structural parameters are ( a = b = 3.308 Å, c = 11.961 Å), ( a = b = 3.156 Å, c = 12.440 Å), and ( a = b = 2.450 Å, c = 7.286 Å) for Gr‐MoS 2 , MoS 2 , and Gr, respectively. The energy bandgap of the three hexagonal crystals is induced in the pressure limit (0–40) GPa. Pressure give rise to bandgap in Gr, and does not affect the MoS 2 bandgap significantly, whereas the minimal bandgap for Gr‐MoS 2 changes drastically under pressure. The pressure‐dependent elastic moduli and related mechanical characteristics are reported. The optical properties are calculated throughout incident photon energies (0–40 eV). Most of the reported properties show a relative agreement with the cited literature. However, there are no experimental nor reliable theoretical results for the Gr‐MoS 2 heterostructure, and to the best of the author's knowledge many of the results of Gr‐MoS 2 are reported first in this work.

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