Unusual Electronic and Optical Properties of Two-Dimensional Ga2O3 Predicted by Density Functional Theory

密度泛函理论 激子 单层 双层 材料科学 半导体 带隙 范德瓦尔斯力 凝聚态物理 直接和间接带隙 电子 原子轨道 光电子学 化学 纳米技术 物理 计算化学 量子力学 有机化学 生物化学 分子
作者
Jie Su,Rui Guo,Zhenhua Lin,Siyu Zhang,Jincheng Zhang,Jingjing Chang,Yue Hao
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:122 (43): 24592-24599 被引量:84
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.8b08650
摘要

β-Ga2O3 is a wide-band-gap semiconductor having a great potential for applications in electronics and optoelectronics. Here, we predict the natural physical properties of atomic monolayer and bilayer Ga2O3 using density functional theory. Although β-Ga2O3 is not a van der Waals material, it is found that two-dimensional (2D) Ga2O3 is stable and can be fabricated by exfoliation. Different from unpassivated 2D Ga2O3, H-passivated 2D Ga2O3 possesses obvious quantum confinement effects. Remarkably, monolayer and bilayer Ga2O3 show larger indirect band gaps (6.42 and 5.54 eV, respectively) and far higher electron mobilities (up to 2684.93 and 24485.47 cm2/(V s), respectively) than those of bulk β-Ga2O3. Moreover, evident variation of band gaps and an indirect-to-direct transition are induced by uniaxial strain. The electron transport in 2D Ga2O3 is anisotropic due to the stronger contribution of O-pz orbitals to the conduction band minimum compared to that of O-py orbitals. Such characteristics promote the promising application of 2D Ga2O3 in electronic nanodevices. In addition, the electron relaxation time and exciton binding energies of 2D Ga2O3, especially bilayer, are enhanced to 3.77 ps and 0.93 eV, respectively. Moreover, pronounced optical absorbance (up to 105 cm–1) of 2D Ga2O3 in the solar-blind spectrum enhances its applications in optoelectronic nanodevices.
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
只谈风月完成签到,获得积分10
刚刚
狮子座发布了新的文献求助10
刚刚
Obliviate发布了新的文献求助10
刚刚
富贵发布了新的文献求助10
1秒前
富贵发布了新的文献求助10
2秒前
富贵发布了新的文献求助10
2秒前
富贵发布了新的文献求助10
2秒前
富贵发布了新的文献求助10
2秒前
富贵发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
Lucas应助Ynil采纳,获得10
3秒前
富贵发布了新的文献求助10
4秒前
富贵发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
富贵发布了新的文献求助10
6秒前
富贵发布了新的文献求助200
6秒前
富贵发布了新的文献求助10
6秒前
吴宵完成签到,获得积分0
7秒前
虚心蜻蜓完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
MCL1021发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
CodeCraft应助110采纳,获得30
9秒前
富贵发布了新的文献求助10
9秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
啵啵应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
pokexuejiao应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
富贵发布了新的文献求助10
10秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
富贵发布了新的文献求助10
10秒前
富贵发布了新的文献求助10
10秒前
ale应助科研通管家采纳,获得10
10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
Geist der Kunst und Kultur 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Child and Adolescent Psychology 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
丝光沸石活性位点定向调控及其二甲醚羰基化性能研究 500
A Concise History of the World, 2nd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7419538
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9023226
关于积分的说明 19220976
捐赠科研通 7049854
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3234752
关于科研通互助平台的介绍 2397810
邀请新用户注册赠送积分活动 2216994