Nonlinear Optical and Photocurrent Responses in Janus MoSSe Monolayer and MoS2–MoSSe van der Waals Heterostructure

杰纳斯 异质结 单层 光电流 材料科学 凝聚态物理 光电子学 二次谐波产生 堆积 纳米技术 光学 化学 物理 有机化学 激光器
作者
Alex Strasser,Hua Wang,Xiaofeng Qian
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:22 (10): 4145-4152 被引量:41
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.2c00898
摘要

Two-dimensional (2D) transition metal dichalcogenides are promising materials platforms for a variety of optoelectronic device applications. Janus 2D materials are a rising class of 2D materials with low symmetry, which leads to the emergence of out-of-plane electric polarization and piezoelectricity. Using first-principles density functional theory, we show that monolayer and bilayer heterostructure Janus MoSSe moieties exhibit strong nonlinear optical responses that are vanishing in the non-Janus form. The absence of horizontal mirror plane symmetry enables a circular photocurrent as well as a large out-of-plane second harmonic generation (SHG) and shift photocurrent. Through a comparative study of the Janus heterostructure MoS2-MoSSe on five distinct stacking configurations, we find that the magnitude of the out-of-plane SHG in the Janus heterostructure is enhanced due to the interlayer coupling and interference effect compared to that of monolayer MoSSe. Thus, Janus 2D materials offer a unique opportunity for exploring nonlinear optical phenomena and designing configurable layered nonlinear optical materials.
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