Bandgap engineering and enhanced optical properties of Hf3X2O2 (X = N, P, As) novel 2D MXene structures using first-principles study

带隙 材料科学 宽禁带半导体 光电子学 纳米技术 工程物理 物理
作者
S. M. Mahbubur Rahman,Md. Sakib Hasan Khan,Md. Rafiqul Islam
出处
期刊:AIP Advances [American Institute of Physics]
卷期号:14 (4) 被引量:2
标识
DOI:10.1063/5.0202909
摘要

Two-dimensional (2D) MXenes, having comparable transport properties like graphene and a wide spectrum application, are often limited to being used in optoelectronics due to metallic bandgap. Here, by employing density functional theory we report the bandgap engineering and tuning optoelectronic properties through modulating the anions of novel 2D spinel Hf3X2O2 (X = N, P and As) MXenes structures and show that the material class can be among the few semiconducting MXenes. Phonon spectra and cohesive energies confirm that these structures are dynamically stable and chemically exothermic. Modulating anions X = N, P, and As in Hf3X2O2, the electronic bandgaps are found ∼0.46 eV for N, metallic for P, and ∼48 meV for As atoms, suggesting the semiconducting, metallic, and semi-metallic MXenes. The biaxial strains are incorporated to tune the features: In the Hf3N2O2 structure, the bandgap is increased with both compressive and tensile strains, while for the Hf3As2O2 structure, the gap decreased at the GGA-PBE level. For Hf3P2O2 structures, the bandgaps are all metallic irrespective of pristine or biaxial strain. Spin–orbit coupling SOC+GGA reveals that Hf3N2O2 is highly spin responsive while Hf3As2O2 shows semi-metal-to-metallic bandgap transition for pristine as well as biaxial strained conditions. From optical properties analysis, optical absorptions are found located in the visible spectral regions that are also highly receptive to biaxial strains. These properties we have unleashed for the novel Hf3X2O2 (X = N, P, As) semiconducting MXene, thus, show the potentiality of the utilization of the material class in nanoelectronics and optoelectronics 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
1秒前
美好时光完成签到 ,获得积分10
1秒前
博修发布了新的文献求助10
6秒前
橙C发布了新的文献求助10
13秒前
触手可及的珩星完成签到 ,获得积分10
14秒前
zy完成签到 ,获得积分10
17秒前
小鱼女侠完成签到 ,获得积分10
18秒前
妮妮完成签到 ,获得积分10
19秒前
英俊的鹤完成签到,获得积分10
20秒前
舒适刺猬完成签到 ,获得积分10
23秒前
DH完成签到 ,获得积分10
32秒前
闻巷雨完成签到 ,获得积分10
36秒前
新帅完成签到,获得积分10
39秒前
清茶旧友完成签到,获得积分10
42秒前
Janus完成签到 ,获得积分10
43秒前
45秒前
renpp822发布了新的文献求助30
49秒前
LL完成签到 ,获得积分10
51秒前
51秒前
white完成签到,获得积分10
54秒前
zzzzzyq完成签到 ,获得积分10
54秒前
cdercder的应助被科研通管家采纳,获得10
57秒前
小医小鱼完成签到,获得积分10
57秒前
orixero的应助被科研通管家采纳,获得10
57秒前
无私的亦巧完成签到,获得积分10
1分钟前
朴实惜寒完成签到,获得积分10
1分钟前
微笑艳一完成签到,获得积分10
1分钟前
REBECCA完成签到,获得积分10
1分钟前
ira完成签到,获得积分10
1分钟前
赵赵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
LEO完成签到 ,获得积分10
1分钟前
悸动完成签到 ,获得积分10
1分钟前
mimi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zxx完成签到 ,获得积分10
1分钟前
芭乐王子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
落落完成签到 ,获得积分10
1分钟前
gfsuen完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Hhhhh完成签到 ,获得积分10
1分钟前
PatchouliHina关注了科研通微信公众号
1分钟前
赵赵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
A Will for the Machine: Computerization, Automation, and the Arts in South Africa 400
Decentring Leadership 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7809740
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9341817
关于积分的说明 20508686
捐赠科研通 7402537
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3329203
关于科研通互助平台的介绍 2476038
邀请新用户注册赠送积分活动 2347980