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Ferroelectric van der Waals heterostructures of CuInP2S6 for non-volatile memory device applications

异质结 材料科学 铁电性 光电子学 范德瓦尔斯力 非易失性存储器 纳米技术 电介质 分子 物理 量子力学
作者
Patrick D. Taylor,Sherif Abdulkader Tawfik,Michelle J. S. Spencer
出处
期刊:Nanotechnology [IOP Publishing]
卷期号:34 (6): 065701-065701 被引量:14
标识
DOI:10.1088/1361-6528/aca0a5
摘要

Two-dimensional (2D) ferroelectric materials are providing promising platforms for creating future nano- and opto-electronics. Here we propose new hybrid van der Waals heterostructures, in which the 2D ferroelectric material CuInP2S6(CIPS) is layered on a 2D semiconductor for near-infrared (NIR) memory device applications. Using density functional theory, we show that the band gap of the hybrid bilayers formed with CIPS can be tuned and that the optical and electronic properties can be successfully modulated via ferroelectric switching. Of the 3712 heterostructures considered, we identified 19 structures that have a type II band alignment and commensurate lattice matches. Of this set, both the CuInP2S6/PbSe and CuInP2S6/Ge2H2heterostructures possess absorption peaks in the NIR region that change position and intensity with switching polarisation, making them suitable for NIR memory devices. The CuInP2S6/ISSb, CuInP2S6/ISbSe, CuInP2S6/ClSbSe and CuInP2S6/ZnI2heterostructures had band gaps which can be switched from direct to indirect with changing the polarisation of CIPS making them suitable for optoelectronics and sensors. The heterostructures formed with CIPS are exciting candidates for stable ferroelectric devices, opening a pathway for tuning the band alignment of van der Waal heterostructures and the creation of modern memory applications that use less energy.
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