Optoelectronic properties of bilayer van der Waals WSe2/MoSi2N4 heterostructure:A first-principles study

单层 范德瓦尔斯力 半导体 带隙 异质结 双层 光电子学 直接和间接带隙 电子迁移率 材料科学 化学 纳米技术 分子 生物化学 有机化学
作者
Zhengwen Zhang,Guoxing Chen,Aiqin Song,Xiaolin Cai,Weiyang Yu,Xingtao Jia,Yu Jia
出处
期刊:Physica E-low-dimensional Systems & Nanostructures [Elsevier BV]
卷期号:144: 115429-115429 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.physe.2022.115429
摘要

Suitable bandgap semiconductors, especially those with the superb optical property and high carrier mobility as well as tunable electronic property, are of great significance for the development of optoelectronic devices. In this paper, we construct a vertical bilayer WSe2/MoSi2N4 van der Waals heterostructure (vdWH) and systematically investigate its crystal structure, stability and optoelectronic properties by first-principles calculations. Firstly, we find that the stable WSe2/MoSi2N4 bilayer is a type-I vdWH with the direct bandgap of 1.57 eV mainly determined by the component WSe2 monolayer. Furthermore, we show that the WSe2/MoSi2N4 vdWH has high mobility up to 104 cm2V−1s−1 and enhanced optical absorption compared to the isolated WSe2 and MoSi2N4 monolayers. More importantly, under the external electric field the WSe2/MoSi2N4 bilayer can form the tunable bandgap type-II vdWH, in which hole and electron can be effectively separated. Our findings not only provide a strategy for tailoring the electronic properties of two-dimensional MoSi2N4 material, but also have potential applications in optoelectronic devices.
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