Two-dimensional NbOI2/TaOI2 van der Waals heterostructures with promoted carrier lifetime and mobility

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作者
Guitao Zhang,Qian Xia,Yanyan Yang,Chenghuan Jiang,Liang Ma,jinlan wang,Qian Chen
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:128 (1)
标识
DOI:10.1063/5.0305845
摘要

The lifetime and mobility of photogenerated carriers are crucial factors influencing the stability and sensitivity of optoelectronic devices. In this work, we constructed a van der Waals heterostructure with a type-II band alignment by combining monolayer NbOI2 and TaOI2. Through first-principles calculations and nonadiabatic molecular dynamics simulations, the electronic property and the dynamics of excited electron/hole in this composite system were systematically investigated. The study reveals that these two monolayers exhibit carrier lifetimes of approximately 13 nanosecond (ns) and mobilities greater than 103 cm2 V−1 s−1. Upon constructing the heterostructure, the photogenerated electron and hole are rapidly spatially separated, resulting in a carrier lifetime approximately twice that of the monolayer structure. Additionally, tensile strain is found to enhance the hole mobility in TaOI2 to more than 3 × 103 cm2 V−1 s−1, thus further optimizing the overall transport properties of the heterostructure. This work elucidates the underlying physical mechanisms governing the carrier-related properties in the two-dimensional NbOI2/TaOI2 van der Waals heterostructure, and is beneficial for the development of high-performance optoelectronic devices.
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