Janus MoXYCl (X = S, Se, Te; Y = N, P, As) monolayers: a promising family of 2D materials for high-performance p–i–n photodetectors and spintronic applications

杰纳斯 自旋电子学 光电探测器 材料科学 单层 光电子学 纳米技术 物理 凝聚态物理 铁磁性
作者
Samaneh Soleimani-Amiri,Somayeh Gholami Rudi,Nayereh Ghobadi
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:17 (28): 16748-16766 被引量:5
标识
DOI:10.1039/d5nr00982k
摘要

The development of two-dimensional p-i-n homojunctions offers promising potential for future electronic and optoelectronic devices. This study introduces a new Janus monolayer family, MoXYCl (X = S, Se, Te; Y = N, P, As), and investigates their potential as p-i-n photodetectors. Using first-principles calculations, we analyze their electronic, spintronic, transport, and optical properties. Stability is confirmed via phonon spectra, AIMD simulations, and cohesive energy calculations. Most monolayers, except MoSAsCl, MoSeNCl, and MoTeNCl, exhibit direct bandgaps at the K-point, with HSE-calculated values ranging from 1.16 to 2.02 eV (PBE: 0.80-1.66 eV). Spin-orbit coupling induces significant Zeeman and Rashba spin-splittings, with MoSePCl showing the highest Rashba coefficient (1.143 eV Å), highlighting spintronic potential. Mobility calculations reveal a large electron-hole disparity, with MoSeNCl exhibiting the highest hole mobility (6113 cm2 V-1 s-1) and MoSPCl the highest electron mobility (334.37 cm2 V-1 s-1). All MoXYCl monolayers exhibit high absorption coefficients (≥105 cm-1) within the visible spectrum, and those with Y = P or As display substantial absorption in the infrared region. MoXYCl-based p-i-n photodetectors achieve high photocurrent (up to 25 A m-2) and photo-responsivity (up to 0.8 A W-1) in visible and near-infrared regions. Increasing the channel length enhances photocurrent density and photo-responsivity, reaching 18.9 A m-2 and 1 A W-1 (33.3 A m-2 and 0.7 A W-1) at 1.16 eV (3 eV) photon energy for L = 9 nm. These results underscore the potential of MoXYCl monolayers for optoelectronic and photodetector applications.
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
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
飘逸蘑菇完成签到 ,获得积分10
1秒前
852的应助被咕咕嘎嘎采纳,获得10
1秒前
king_creole完成签到,获得积分10
1秒前
Michaell发布了新的文献求助10
1秒前
why完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
小谭同学发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
兴奋的台灯完成签到,获得积分10
7秒前
Akim的应助被靓丽的紫菱采纳,获得10
7秒前
123发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
123456发布了新的文献求助10
8秒前
蒽奀完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
刻苦的幻巧完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
一二完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
sun的应助被史萌采纳,获得10
11秒前
11秒前
11秒前
库里完成签到,获得积分10
13秒前
我是老大的应助被123采纳,获得10
14秒前
mikasa完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
迷路小丸子完成签到,获得积分10
15秒前
小谭同学完成签到,获得积分10
15秒前
17秒前
初九发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
19秒前
aaaa的应助被哈哈镜阿姐采纳,获得30
22秒前
苹果姐完成签到 ,获得积分10
22秒前
lichunhai发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
Practical Nonconvex Nonsmooth Optimization 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7980435
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9442164
关于积分的说明 21080405
捐赠科研通 7555668
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3375652
关于科研通互助平台的介绍 2510316
邀请新用户注册赠送积分活动 2408896