Atomically Thin Arsenene and Antimonene: Semimetal–Semiconductor and Indirect–Direct Band‐Gap Transitions

半导体 半金属 带隙 材料科学 光电子学 直接和间接带隙 宽禁带半导体 晶体管 纳米技术 物理 量子力学 电压
作者
Shengli Zhang,Zhong Yan,Yafei Li,Zhongfang Chen,Haibo Zeng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:54 (10): 3112-3115 被引量:1424
标识
DOI:10.1002/anie.201411246
摘要

The typical two-dimensional (2D) semiconductors MoS2, MoSe2, WS2, WSe2 and black phosphorus have garnered tremendous interest for their unique electronic, optical, and chemical properties. However, all 2D semiconductors reported thus far feature band gaps that are smaller than 2.0 eV, which has greatly restricted their applications, especially in optoelectronic devices with photoresponse in the blue and UV range. Novel 2D mono-elemental semiconductors, namely monolayered arsenene and antimonene, with wide band gaps and high stability were now developed based on first-principles calculations. Interestingly, although As and Sb are typically semimetals in the bulk, they are transformed into indirect semiconductors with band gaps of 2.49 and 2.28 eV when thinned to one atomic layer. Significantly, under small biaxial strain, these materials were transformed from indirect into direct band-gap semiconductors. Such dramatic changes in the electronic structure could pave the way for transistors with high on/off ratios, optoelectronic devices working under blue or UV light, and mechanical sensors based on new 2D crystals.
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