Electronic and photocatalytic properties of two-dimensional boron phosphide/SiC van der Waals heterostructure with direct type-II band alignment: a first principles study

异质结 范德瓦尔斯力 材料科学 吸收(声学) 带隙 光电子学 单层 直接和间接带隙 磷化物 纳米技术 化学 分子 复合材料 有机化学 冶金
作者
Thi-Nga Do,M. Idrees,B. Amin,Nguyen N. Hieu,Huynh V. Phuc,Nguyen Van Hieu,Le T. Hoa,Chuong V. Nguyen
出处
期刊:RSC Advances [Royal Society of Chemistry]
卷期号:10 (53): 32027-32033 被引量:20
标识
DOI:10.1039/d0ra05579d
摘要

Designing van der Waals (vdW) heterostructures of two-dimensional materials is an efficient way to realize amazing properties as well as opening opportunities for applications in solar energy conversion and nanoelectronic and optoelectronic devices. In this work, we investigate the electronic, optical, and photocatalytic properties of a boron phosphide-SiC (BP-SiC) vdW heterostructure using first-principles calculations. The relaxed configuration is obtained from the binding energies, inter-layer distance, and thermal stability. We show that the BP-SiC vdW heterostructure has a direct band gap with type-II band alignment, which separates the free electrons and holes at the interface. Furthermore, the calculated absorption spectra demonstrate that the optical properties of the BP-SiC heterostructure are enhanced compared with those of the constituent monolayers. The intensity of optical absorption can reach up to about 105 cm-1. The band edges of the BP-SiC heterostructure are located at energetically favourable positions, indicating that the BP-SiC heterostructure is able to split water under working conditions of pH = 0-3. Our theoretical results provide not only a fascinating insight into the essential properties of the BP-SiC vdW heterostructure, but also helpful information for the experimental design of new vdW heterostructures.
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