Strain-Engineered Quasiparticle Band Structure and Electron–Hole Excitation in Hittorf’s Phosphorene for Efficient Photon-to-Electricity Conversion

磷烯 准粒子 拉伤 激发 光子 带隙 电子 双光子激发显微术 材料科学 物理 原子物理学 凝聚态物理 光学 量子力学 内科学 医学 超导电性
作者
Xuewu Wang,Tian-Xiang Qian,Ju Zhou,Chenglin Wang,Yifan Ding,Tianyi Cai,Sheng Ju
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (15): 17451-17459
标识
DOI:10.1021/acsanm.4c02544
摘要

Exciton-driven strong light–matter interactions in two-dimensional materials have displayed their advantages in applications in optoelectronics and photonics. However, the large exciton binding energy prohibits the efficient separation of photoexcited electron–hole pairs and is unfavorable for the application of photoelectrics and photovoltaics. Here, based on density-functional theory with the many-body perturbation method, we study the evolution of quasiparticle band structure, exciton, and optical properties with biaxial strain in 2D Hittorf's phosphorene. The pristine and +1% strained Hittorf's phosphorene are direct-band-gap semiconductors with the valence band maximal and the conduction band minimal located at the X point. When strain is approaching +2%, the conduction band minimal changes from the X point to the Γ point, resulting in a transition to the indirect band gap. This kind of indirect band gap persists to +5%. For the optical gap, we observe a modulation threshold of 0.33 eV over a +5% strain range. It is revealed that a p–n junction with efficient electron–hole excitation and separation is naturally formed in inhomogeneously strained 2D membrane. The transition from direct-band-gap to indirect-band-gap semiconductor, the strongly enhanced exciton lifetime, and the spatial separation of photoexcited electron–hole pairs under a moderate electric field will further inhibit the recombination. Together with the efficient visible light absorption which guarantees the absorption of solar spectra, these findings provide an effective avenue toward solar energy harvesting.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
wp完成签到,获得积分10
5秒前
splemeth完成签到,获得积分10
5秒前
雪白的紫翠完成签到 ,获得积分10
6秒前
哈哈完成签到,获得积分10
7秒前
淡定访琴完成签到,获得积分10
9秒前
大力云朵完成签到,获得积分10
11秒前
ADcal完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
tony完成签到,获得积分10
11秒前
苏苏完成签到,获得积分10
13秒前
WuFen完成签到 ,获得积分10
14秒前
淘宝叮咚完成签到,获得积分10
14秒前
高高从云完成签到 ,获得积分10
15秒前
情怀应助唐唐采纳,获得10
16秒前
科研肥料完成签到,获得积分10
17秒前
每天都在找完成签到,获得积分10
17秒前
桐桐应助zzw采纳,获得20
17秒前
17秒前
吕布完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
ChenYifei完成签到,获得积分10
22秒前
qq发布了新的文献求助10
22秒前
Smiley完成签到 ,获得积分10
25秒前
hzauhzau完成签到 ,获得积分10
25秒前
白桃完成签到 ,获得积分10
27秒前
小八统治世界完成签到 ,获得积分10
28秒前
Lotus完成签到,获得积分10
28秒前
btyyl完成签到,获得积分10
29秒前
屈岂愈发布了新的文献求助10
30秒前
31秒前
HH发布了新的文献求助10
32秒前
葵葵完成签到,获得积分10
33秒前
高大莺完成签到 ,获得积分10
35秒前
zzw发布了新的文献求助20
36秒前
幸福果汁完成签到,获得积分10
37秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
37秒前
谢谢谢谢谢谢谢谢完成签到 ,获得积分10
38秒前
Akim应助biofresh采纳,获得30
38秒前
长安发布了新的文献求助10
39秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038184
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575908
关于积分的说明 11373872
捐赠科研通 3305715
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819255
邀请新用户注册赠送积分活动 892662
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022