Phosphorene as an Anode Material for High Performance Lithium-Ion Battery: First Principle Study and Experimental Measurement
从第一性原理计算和实验测量两个方面对磷烯作为高性能锂离子电池负极材料的前景进行了系统的研究。由锂原子的吸附能谱计算了锂原子在磷烯层上沿不同方向运动的扩散能垒。结果表明，锂原子在磷烯谷中沿Z字形方向的扩散迁移率比沿其它方向的扩散迁移率快7 ~ 11个数量级，具有超快各向异性扩散特性.研究了不同构型（n=1~16）的LiP 16在磷烯中的嵌锂行为.发现磷烯可以容纳每个P原子最多一个Li（即，Li 16 P16），单层磷烯的Li容量理论预测值可达865 mAh/g左右。我们的实验测量的锂容量的几个层状磷烯的网络可以达到可逆稳定值~ 453 mAh/g，即使经过50次循环。特别地，发现即使在高Li浓度（例如，在LixP中x = 1），没有锂的团簇，磷烯的结构是可逆的。我们的研究结果清楚地表明，磷烯有希望作为一种新型的高性能锂离子电池负极材料。
2016-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Layer-dependent Band Alignment and Work Function of Few-Layer Phosphorene
利用第一性原理计算，我们研究了少层磷烯的电子性质，重点研究了带隙、功函数、能带排列和载流子有效质量随层的变化。结果表明，少层磷烯具有良好的直接带隙特性，其带隙随层数的增加呈幂律减小。功函数从单层（5.16 eV）到三层（4.56 eV）迅速减小，然后在进一步增加层数时缓慢减小。与单层磷烯相比，双层磷烯的空穴有效质量沿脊（锯齿形）方向急剧下降，表明了较强的层间耦合和屏蔽效应。我们的研究表明：1）。具有层相关带隙和鲁棒的直接带隙特性的少层磷烯有望用于高效的太阳能收获。2）。少层磷杂环烯比单层磷杂环烯具有更轻的载流子有效质量、更高的载流子密度和更弱的散射。3）。少层磷烯的层相关的带边和功函数允许肖特基势垒的修改与增强的载流子注入效率。预计少层磷烯将为大量新的电子应用提供丰富的机会。
2014-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane structural flexibility of phosphorene
磷烯最近被重新发现，确立了自己作为一个最有前途的二维V族元素单分子膜直接带隙，高载流子迁移率，和各向异性的电子性能。本文采用分子动力学模拟和密度泛函理论计算相结合的方法，研究了磷烯的屈曲及其对电子性质的影响.我们发现磷烯在扶手椅方向上表现出优越的面外结构柔性，这使得可以形成大曲率屈曲，而在锯齿方向上的屈曲将破坏其结构完整性。半导体和直接带隙的性质被保留与屈曲沿扶手椅方向;带隙减小，并转变为一个间接带隙与屈曲沿Z字形方向。沿着扶手椅方向的结构柔性和电子鲁棒性有助于制造具有复杂形状的器件，例如折叠的磷烯和磷烯纳米卷，从而为磷烯在柔性电子和光电子学中的应用提供了新的可能性。
2015-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Phosphorene-AsP Heterostructure as a Potential Excitonic Solar Cell Material - A First Principles Study
太阳能利用光化学转换为电能是替代能源研究中的一个新兴领域。在此，我们报告的基础上的密度泛函计算，磷烯/AsP异质结构可能是一个很有前途的激子太阳能电池（XSCs）的材料。我们的HSE 06泛函计算表明，磷烯和AsP的带隙正好落在XSC要求的最佳值范围内。计算的电子和空穴的有效质量在本质上显示出各向异性，其中沿着$Γ$ -X方向的有效质量低于$Γ$ -Y方向，因此电荷传输沿着$Γ$ -X方向将更快。光吸收的宽能量范围证实了这些材料在太阳能电池应用中的潜在用途。有趣的是，磷烯和AsP单层形成II型能带排列，这将增强光生载流子的分离，因此复合速率将更低，如果将其用于XSC，则可以进一步提高其光转换效率。
2017-10-12 cond-mat.mtrl-sci
A theoretical study of blue phosphorene nanoribbons based on first-principles calculations
基于第一性原理计算，我们提出了蓝色磷烯纳米带（BPNR）带隙随宽度变化的量子限制机制。所考虑的BPNR在两侧具有氢饱和的扶手椅形或锯齿形边缘。这两种类型的纳米带被证明是间接半导体。当宽度减小到约10埃时，可实现约1 eV的增强的能隙。基本的物理学归因于量子限制。更重要的是，量子限制参数是通过拟合计算的间隙相对于它们的宽度。结果表明，扶手椅型纳米带的量子限域比锯齿型纳米带强。该研究为调节BPNR的能隙提供了一种有效的方法。
2014-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Bending as a control knob for the electronic and optical properties of phosphorene nanoribbons
我们已经评估了机械弯曲作为一个强大的控制工具的磷烯纳米带的电子结构和光学性质。我们在工作中使用最先进的密度泛函近似。最近开发的元广义梯度近似（meta-GGA）mASK [Phys.Rev.Mater. \textbf{5}，063803（2021）]功能性地确立了该方法作为筛选的杂合HSE 06的有用替代物，用于磷烯纳米带的更好带隙。我们提出了一个详细的和新颖的分析，解释弯曲磷烯纳米带的光吸收使用GW-Bethe-Salpeter近似（GW-BSE）。我们证明了未占据的间隙状态的重要作用，并得出结论，在扶手椅型纳米带弯曲引入的间隙状态可以显着影响低能激子的性质，并增加了一些有用的机会，作为光电子器件的应用。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Synthesis of Blue Phosphorene
磷烯是一种由单个或几个原子层的黑磷组成的新型二维材料。磷烯具有固有的可调直接带隙和高载流子迁移率值，这使其适用于各种光学和电子器件。然而，单层磷烯的合成是一个重大挑战。获得磷烯的标准程序是通过剥落。最近，人们通过分子束外延研究了单层磷烯在Au（111）上的外延生长，所得结构被描述为蓝色磷烯片。在本研究中，大面积的高质量的单层磷烯，具有至少等于0.8 eV的带隙值，已在Au（111）上合成。我们的实验研究，结合DFT计算，给出了Au（111）上蓝色磷烯的两个不同相的证据，而不是以前报道的一个，并确定了它们的原子结构。
2018-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivities of phosphorene allotropes from first-principle calculations: a comparative study
近年来，磷烯因其独特的电子性质而引起了人们的极大兴趣。然而，磷烯的热输运性质，特别是其同素异形体，仍然没有得到很好的理解。本文采用声子玻尔兹曼输运理论结合第一性原理计算，计算了五种磷烯同素异形体（α-，\b{eta} -，γ-，δ-和α-相）的热导率。结果表明，α-磷烯具有明显的各向异性热输运，而其它四种磷烯的各向异性热输运不明显。发现在\b{eta} -磷烯中热导率最高，其次是δ-、γ-和α-相。α相的低得多的热导率可以归因于其相对复杂的原子构型。磷烯同素异形体丰富的热输运性质在热电和热管理方面具有潜在的应用前景。
2016-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A New Phosphorus Allotrope with Direct Band Gap and High Mobility
基于从头算演化晶体结构搜索计算，我们报道了一种新的磷相--绿磷（λ-P），它的直接带隙为0.7 ~ 2.4eV，具有很强的光学和输运各向异性。自由能计算表明，一个单层的形式，称为绿色磷烯，是在能量上比蓝色磷烯更稳定，从黑色到绿色磷烯的相变可以发生在87 K以上的温度。由于其弯曲结构，绿色磷烯可以在波纹状金属表面而不是清洁表面上合成。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Unambiguous identification of monolayer phosphorene by phase-shifting interferometry
单层磷烯为研究多体相互作用提供了一个独特的二维平台。然而，由于其高度不稳定性，单层磷烯的明确识别一直难以实现。因此，许多重要的基本性质，如激子动力学，仍然未被探索。我们报告了一种快速，非侵入性，高精度的方法，基于光学干涉法来确定磷烯的层数，并确认可靠的光致发光测量的结果。基于测量的光学带隙和计算的电子能隙，我们确定了SiO2/Si衬底上单层磷烯的激子结合能为~0.4 eV，这与理论预测相吻合。我们的研究结果开辟了新的途径，探索基本现象和新颖的光电应用单层磷烯。
2014-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous doping effect in black phosphorene from first-principles calculations
利用第一性原理密度泛函理论计算，我们研究了III、IV、V和VI族元素取代掺杂磷烯片的几何结构、电子结构和热力学稳定性.我们发现磷烯的电子性质被掺杂剂原子中的价电子数大大改变。具有偶数价电子的掺杂剂使得掺杂的磷烯具有金属特征，而具有奇数价电子的掺杂剂保持半导体特征，其具有比未掺杂的磷烯更大的带隙。这种偶奇行为归因于磷烯特殊的成键特性以及掺杂剂与磷烯之间的sp轨道的强杂化。计算了磷烯中各种取代型掺杂剂的形成能，结果表明，这种掺杂体系可以是晶体稳定的。
2015-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Phosphorene and Transition Metal Dichalcogenide 2D Heterojunctions: Application in Excitonic Solar Cells
利用第一性原理GW-Bethe-Salpeter方程方法，研究了二维黑磷原子层磷烯的激发态性质，包括准粒子能带结构和光谱.单层磷烯的准粒子带隙为2.15 eV，光学带隙为1.6 eV，适合于激子薄膜太阳能电池的应用。接下来，这种潜在的应用进行了分析，考虑与单层磷烯和过渡金属二硫属化物（TMD）的II型异质结构。这些异质结具有高达12%的潜在最大功率转换效率，通过应变工程可以进一步提高到20%。研究结果表明，磷烯不仅是一种很有前途的纳米电子学新材料，而且在光电子学中也有着广阔的应用前景。
2015-07-27 cond-mat.mtrl-sci
NH3 gas sensing over 2D Phosphorene sheet: A First-Principles Study
本研究通过第一性原理计算分析二维本征黑磷烯与氨气的相互作用，证实其在室温下灵敏度高、恢复时间短，可作为氨气检测传感器。
2024-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Role of Interlayer Coupling on the Evolution of Band Edges in Few-Layer Phosphorene
利用第一性原理计算，我们研究了少层磷烯的能带边随P层数目的变化。我们的结果预测，单层磷烯是一个间接带隙半导体和它的价带边缘是非常敏感的应变。当晶格沿Z字形方向膨胀1%时，其带隙发生间接-直接转变。提出了一个半经验的层间耦合模型，该模型能很好地再现由第一性原理计算得到的价带边的演化。结果表明，随着磷烯厚度的增加，层间耦合通过减小带隙和载流子有效质量对带边的演化起主导作用。轨道分解的能带结构的审查提供了一个更好的理解的向上移动的价带最大值超过导带最小值。
2016-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering for Phosphorene: The Potential Application as a Photocatalyst
磷杂环戊二烯由于具有高载流子迁移率和各向异性的光电性能而引起了人们的极大兴趣。本论文基于密度泛函理论计算，揭示了菌株工程磷烯作为光催化剂在水裂解制氢中的应用。晶格动力学计算表明了这种人工材料在不同应变下的稳定性。磷烯晶格在压缩应变下是不稳定的，并且可能被破坏。而磷烯晶格在拉伸应变下表现出很好的稳定性。采用从头算分子动力学模拟进一步研究了磷烯在液态水中的稳定性。利用无参数混合泛函方法计算了磷烯的带隙从室温下的1.54 eV到拉伸应变下的1.82 eV的可调带隙。适当的带隙和带边排列在一定的pH值表明磷烯作为一个足够有效的光催化剂用于可见光水裂解的潜在应用。我们发现，应变磷烯表现出显着改善可见光照射下的光催化性能，通过计算光吸收光谱。吸附态H_2O的负裂解能表明，无论有无应变，磷烯上的水裂解都是能量有利的。
2014-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer, Bilayer and Heterostructures of Green Phosphorene for Water Splitting and Photovoltaics
我们报告了基于密度泛函理论的计算结果，单层和双层绿色磷烯及其与MoSe 2的异质结构。单层和双层绿色磷烯都是直接带隙半导体，具有高达10^{4} cm^{2}V^{-1}s^{-1}的各向异性载流子迁移率。在双层膜中，约9 GPa的压力诱导超导体-金属转变。此外，带隙强烈地依赖于膜的厚度和外部电场。通过在合适的溶液条件下采用应变工程，单层和AC堆叠的双层绿色磷烯提供了可用于水裂解的带边对齐。计算了单层、AB-和AC-堆叠的具有MoSe_{2}的双层绿色磷烯异质结构的功率转换效率的上限为18- 21%。我们的研究结果表明，绿色磷烯作为光催化和光伏材料在能源相关的应用的可能性。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Degradation of Phosphorene in Air: Understanding at Atomic Level
磷杂环戊二烯是一种具有直接带隙、高载流子迁移率和各向异性电子性质的二维材料。然而，发现基于磷光体的电子器件在暴露于空气时降解。在本文中，我们提供了一个原子水平上的理解磷烯的稳定性，在其与O2和H2O的相互作用。基于密度泛函理论和第一性原理分子动力学计算的结果表明，室温下O2可以在磷烯上自发解离. H2O不会与原始磷烯强烈相互作用，然而，如果磷烯首先被氧化，则可能发生放热反应。首先氧化，然后与水发生放热反应的途径是基于磷的器件在空气中化学降解的最可能途径。
2015-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structures of Hybrid Graphene/Phosphorene Nanocomposite
将二维单分子层的电子结构结合到杂化纳米复合材料中，有望显示出超越其单一组分的新性质。本文采用第一性原理计算研究了石墨烯/磷烯杂化纳米复合材料的结构、电子和光学性质。事实证明，弱范德华相互作用在石墨烯和磷烯之间占主导地位，并保留了它们的固有电子性质。混合石墨烯和磷烯纳米复合材料在石墨烯的狄拉克点处显示出可调的带隙，并且随着界面距离的减小，石墨烯从空穴到电子的转变。石墨烯与磷烯之间的电荷转移在杂化石墨烯和磷烯纳米复合材料中诱导界面电子空穴对，具有增强的可见光响应。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of the Interactions of Electron Donor and Acceptor Molecules with Phosphorene
采用密度泛函理论研究了两种有机分子（四氰基对苯醌二甲烷（TCNQ）为电子受体，四硫杂富瓦烯（TTF）为电子给体）对单层磷烯的功能化. TCNQ分子在靠近价带边的磷烯带隙中引入浅受主态，使掺杂体系成为p型半导体。然而，当TTF分子被吸附在磷烯上时，引入到带隙中的占据分子态是深施主态，使得不能实现用于传输的有效n掺杂。这种不利的情况可以通过施加垂直于磷烯表面的外电场来改善，该外电场的方向是从磷烯到TTF分子，在该外电场下，TTF引入的施主态移动到更靠近磷烯的导带边（CBE），然后TTF掺杂的磷烯系统变成n型半导体。通过分子吸附对单层磷烯进行有效的双极性掺杂，特别是n型掺杂克服了其固有的p型掺杂倾向，这将为这种新型二维材料在纳米电子和光电子器件中的应用开辟新的途径。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological transition in monolayer blue phosphorene with transiton-metal adatom under stain
利用第一性原理计算研究了IVB族过渡金属（Cr，Mo和W）修饰的单层蓝磷烯（BlueP）的电子性质，发现Cr修饰的BlueP是磁性半金属，而Mo和W修饰的BlueP是带隙小于0.2eV的半导体.压应变使带隙闭合和重新打开，在此过程中发生带反转，导致Mo修饰的BlueP（应变为-5.75%）和W修饰的BlueP（应变为-4.25%）从正常绝缘体到拓扑绝缘体（TI）的拓扑转变. Mo修饰的BlueP的TI能隙为94 meV，W修饰的BlueP的TI能隙为150~220 meV。我们的研究结果铺平了道路，工程师的拓扑相在单层蓝P与过渡金属吸附原子。
2020-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Large Electronic Anisotropy and Enhanced Chemical Activity of Highly Rippled Phosphorene
利用第一性原理计算研究了大压应变下磷烯分子的电子结构和化学活性。结果发现磷烯是非常可弯曲的，使住宿的波纹与大曲率。这种高度波纹化的磷烯在电子性质上表现出很强的各向异性。对于沿扶手椅方向的波纹，当压缩应变达到-20%时，带隙从0.84 eV变化到0.51 eV，并且进一步压缩没有显示出显著的影响，对于沿Z字形方向的波纹，发生半导体到金属的转变。在波纹磷烯，局部电子特性，如调制带隙和前线轨道的排列，被发现是高度空间依赖性，这可能是用于调制的注入和限制的光学和光伏应用的载流子。物理吸附的NO分子与波纹磷烯在不同的压缩应变下的相互作用的检查表明，磷烯的化学活性显着增强的波纹的顶部和底部的峰值，由增强的吸附和电荷转移它们之间表示。所有这些特征都可以归因于曲率的影响，曲率改变了波纹峰处原子之间的轨道耦合。
2016-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Dilute magnetic semiconductor and half metal behaviors in 3d transition-metal doped black and blue phosphorenes: a first-principles study
我们提出了第一性原理密度泛函计算的结构，电子和磁性的替代三维过渡金属（TM）杂质在二维黑色和蓝色的磷烯。我们发现，这种替代杂质的磁性可以理解的一个简单的模型的基础上的洪德规则。掺杂Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni等杂质的黑色磷光体表现出稀磁半导体（DMS）性质，而掺杂Sc、Co等杂质的黑色磷光体则表现出强磁半导体性质。另一方面，掺杂V、Cr、Mn和Fe的TM掺杂的蓝色磷光体显示出DMS性质，掺杂Ti和Ni的显示出半金属性质，而掺杂Sc和Co的系统显示出半金属性质。根据TM和磷原子杂化电子态的占据情况，我们确定了两种不同的区域：（i）对于Sc和Co掺杂的黑色和蓝色磷光体，成键态完全空或被填充，导致非磁性;（ii）对于Ti-、V-、Cr-、Mn-、Fe-和Ni-掺杂的黑色和蓝色磷光体，非键d态被部分占据，从而产生大的和局部的自旋力矩。这些结果为稀磁半导体和半金属在自旋电子器件中的潜在应用提供了一条新的途径。
2015-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Energetics, Charge Transfer and Magnetism of Small Molecules Physisorbed on Phosphorene
采用第一性原理计算研究了物理吸附的小分子（包括CO、H2、H2O、NH3、NO、NO2和O2）与磷烯的相互作用，并基于色散校正的密度泛函理论计算了它们的能量、电荷转移和磁矩.计算结果表明，CO、H2、H2O和NH3分子是弱施主，而O2和NO2分子是强受主。虽然NO分子向石墨烯提供电子，但它从磷烯接收电子。在所有研究的分子中，NO2通过其前线轨道与磷烯的3 p轨道杂化而具有最强的相互作用。磷烯和这些物理吸附分子之间发生的非平凡和独特的电荷转移不仅使磷烯作为气体传感器的应用前景，而且还提供了一种有效的途径来调节磷烯中载流子的极性和密度。此外，H2在磷烯上的结合能为0.13 eV/H2，表明磷烯既适合于稳定的室温储氢又适合于随后的容易释放。
2015-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineered direct-indirect band gap transition and its mechanism in 2D phosphorene
最近制备的二维（2D）磷烯晶体结构在电子学应用中显示出巨大的潜力。本文采用第一性原理方法研究了应变对磷烯电子能带结构的影响。发现磷烯可以承受分别高达10 N/m和30%的表面张力和拉伸应变。当施加轴向应变时，磷烯的带隙经历了直接-间接-直接的转变。在Z字形方向上适度的-2%压缩可以触发该间隙过渡。通过充分的膨胀（+11.3%）或压缩（-10.2%应变），间隙可以从间接调整到直接。确定了五个具有不同电子能带结构的应变区，并确定了应变区边界的临界应变。根据近带边电子轨道的成键性质，揭示了能隙跃迁的起源，并提出了解释能隙随应变变化的一般机制。在扶手椅方向上的载流子的有效质量是一个数量级小于锯齿形轴，表明扶手椅方向有利于载流子的传输。此外，有效质量可以通过应变来戏剧性地调谐，其中其急剧的跳跃/下降发生在直接-间接间隙转变的区域边界处。
2014-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic intrinsic lattice thermal conductivity of phosphorene from first principles
磷烯是黑磷的单层对应物，是一种新型的二维半导体材料，具有高载流子迁移率和大的直接带隙，近年来引起了人们极大的兴趣。它在纳米电子学和热电学中的潜在应用要求对声子输运进行基础研究。本文基于第一性原理计算，通过求解声子玻尔兹曼输运方程，计算了磷烯的本征晶格热导率。磷烯在$300\,\mathrm{K}$上的热导率为$30.15\,\mathrm{Wm^{-1}K^{-1}}$（锯齿形）和$13.65\,\mathrm{Wm^{-1}K^{-1}}$（扶手形），沿不同方向表现出明显的各向异性。当温度高于德拜温度（$Θ_D = 278.66\,\mathrm{K}$）时，计算的热导率与温度呈反比关系。与石墨烯相比，ZA模式的$5\%$周围的较小贡献是磷烯的低热导率的原因。此外，代表性的平均自由程（MFP），声子输运的临界尺寸，也得到了。
2015-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Superior mechanical flexibility of phosphorene and few-layer black phosphorus
最近制备的二维（2D）磷烯晶体结构在电子学应用中显示出巨大的潜力。机械应变被证明能够显着修改磷烯和少层黑磷的电子性质。在这项工作中，我们采用第一性原理密度泛函理论计算，探讨磷烯的机械性能，包括理想的拉伸强度和临界应变。结果表明，单层磷烯在Z字形和扶手椅方向上分别可以承受27%和30%的拉伸应变。磷烯的这种巨大的应变极限是由于其独特的褶皱晶体结构。我们发现，在扶手椅方向上施加的拉伸应变拉伸了磷烯的褶皱，而不是显着延长P-P键长。折衷的二面角显著地减少了所需的应变能。与石墨烯等其他2D材料相比，磷烯表现出优异的柔性，杨氏模量小一个数量级。这在实际的大应变工程中特别有用。此外，还探讨了磷烯的各向异性性质。我们推导出一个通用模型来计算二维系统沿不同方向的杨氏模量。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Phosphorene and Doped Monolayers Interfaced TiO$_2$ with Type-II Band Alignments: Novel Excitonic Solar Cells
磷烯（Phosphorene）是近年来通过机械剥离法分离得到的一种新型二维材料，其直接带隙约为2.0 eV，克服了石墨烯的零带隙缺点，在光电子器件中具有潜在的应用前景。构建范德华异质结构是调控能带结构、提高电荷分离效率、优化光电性能的有效途径。本文从理论上研究了三种基于理想磷烯及其掺杂单分子膜与TiO $_2$（110）表面的II型异质结构。磷烯的掺杂对内建电位、电荷转移、光吸收以及电子动力学具有可调性，这有助于优化光吸收效率。已经提出了三种基于磷烯$-$ TiO $_2$异质结的激子太阳能电池（XSC），其表现出比常规太阳能电池高几十倍的高功率转换效率，与MoS $_2$ /WS $_2$ XSC相当。含时密度泛函理论框架内的非绝热分子动力学显示6.1 $-$ 10.8 fs的超快电子转移时间和0.58 $-$ 1.08 ps的慢电子$-$空穴复合，产生用于电荷分离的$>98\%$量子效率，进一步保证XSC中的实际功率转换效率。
2015-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Edge effects on the electronic properties of phosphorene nanoribbons
二维少层黑磷晶体结构最近被制备出来，并在电子学应用中显示出巨大的潜力。本文采用第一性原理密度泛函理论研究了边缘效应和量子限域效应对磷烯纳米带（PNR）电子性质的影响。不同的边缘官能化基团，如H，F，Cl，OH，O，S，和Se除了一个原始的情况下，进行了研究的一系列宽度的带高达3.5 nm。有人发现，扶手椅PNR（APNR）是半导体的所有边缘集团考虑在这项工作中。然而，半导体的PNR（ZPNR）显示半导体或金属的行为依赖于其边缘化学基团。族I边（H，F，Cl，OH）与P原子形成饱和键，边态远离带隙。然而，家庭II边缘（原始，O，S，Se）形成弱不饱和键与P原子的pz轨道，并带来带隙内的边缘状态。这些边缘态的族II带存在于带隙内的费米能级附近，其关闭了ZPNR的带隙。对于APNR，这些边缘态位于导带的底部，并导致带隙减小。
2014-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Chemical modifications and stability of phosphorene with impurities: A first principles study
我们进行了系统的第一性原理研究磷烯在典型的单价（氢，氟）和二价（氧）杂质的存在下。我们的模拟结果表明，磷烯分解成弱键的一维（1D）链后，单面和双面氢化和氢化。尽管一个相当大的准粒子带隙（2.29 eV），完全氢化磷烯被发现是动态不稳定的。相比之下，磷烯的完全吸收产生稳定的结构，是带隙为2.27 eV的间接带隙半导体。我们还表明，从气相中的磷烯是显着更有可能比氢化，由于相对较低的能量势垒的解离吸附的F2（0.19 eV）相比，H2（2.54 eV）。在低浓度下，单价杂质倾向于形成规则的原子行磷烯，尽管由于高迁移势垒（H2和F2分别为1.09和2.81 eV），这种模式似乎不容易实现。磷烯的氧化被证明是一个性质不同的过程。特别是，我们观察到磷烯氧化后的不稳定性，导致在高浓度的杂质下形成无序的无定形结构。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effects of extrinsic point defects in phosphorene: B, C, N, O and F Adatoms
磷烯是一种具有直接带隙和高载流子迁移率的有前途的二维半导体材料。本文利用密度泛函理论研究了包括表面吸附原子在内的非本征点缺陷对磷烯电子性质的影响。所考虑的表面吸附原子是B，C，N，O和F，具有[He]核电子构型。我们的计算表明，B和C，电负性接近P，更喜欢打破磷烯的sp3键，并通过与原生原子形成sp2键而驻留在二维晶格中的间隙位置。另一方面，N、O和F比P电负性更强，它们通过吸引磷烯的孤对电子而优先选择表面位置。B、N和F吸附也将向晶格引入局部磁矩。此外，B、C、N和F吸附原子将改变磷烯的带隙，产生金属横向隧穿特性。氧不改变磷烯的带隙，并观察到二极管一样的隧穿行为。因此，我们的研究结果提供了一种通过吸附原子功能化来调节磷烯的电子和磁性的可能途径，并提供了磷烯环境敏感性的物理见解，这将有助于实验人员评估磷烯基电子器件的性能和老化效应。
2015-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A First-Principles Study on the Adsorption of Small Molecules on Antimonene: Oxidation Tendency and Stability
锑烯是一种新的VA族二维半导体材料，最近通过各种方法合成，并显示出在环境条件下良好的结构完整性和各种有趣的性质。在这项工作中，我们进行了系统的第一性原理研究锑与小分子CO，NO，NO2，H2O，O2，NH3和H2的相互作用。结果表明，NO、NO2、H2O、O2和NH3是电荷受体，CO的电荷转移可以忽略不计。H2作为锑烯的电荷供体，其电荷转移量是H2在磷烯上的电荷转移量的十倍。氧分子与锑烯的相互作用比与磷烯的相互作用强得多。令人惊讶的是，氧分子在锑烯上分裂的动力学势垒很低（~0.40 eV），这表明原始锑烯可能在环境条件下，特别是在高温下发生氧化。幸运的是，与磷烯中的供体作用相反，H2O对锑烯的受体作用有助于通过防止水分子和氧物种之间的质子转移形成酸来抑制氧化锑烯的进一步结构降解。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of shear strain on band structure and electronic properties of phosphorene
采用从头算方法研究了剪切应变对二维磷烯的能带结构和电子性质的影响。我们进行了DFT计算，以确定剪切应力作为剪切应变的函数，并发现单层磷烯在扶手椅和锯齿方向的剪切应变分别为30%和35%时具有极限强度，并且还发现单层在两个方向上施加剪切应变时在z方向上延伸。此外，我们推导出的能带结构的磷烯沿两个方向的剪切应变下，并已表明，磷烯的带隙沿两个方向减少，磷烯显示半金属性质施加在两个方向上的剪切应变的幅度为30%。磷烯的电导率估计沿Z字形和扶手椅方向的有效质量，它示出的电导率是高得多沿扶手椅方向，并且随着剪切应变的增加，电导率增加沿扶手椅，直到极限强度，和Z字形方向。
2015-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Exciton binding energies and luminescence of phosphorene under pressure
磷烯的光学响应可以通过施加适度的单轴压缩而逐渐改变，因为材料经历到间接带隙半导体的转变，并最终转变为半金属。应变不仅调谐价带和导带局部极值之间的间隙，而且调谐有效质量，从而调谐激子各向异性和结合强度。在这篇文章中，我们从理论的角度考虑如何激子的稳定性和由此产生的发光能量的单轴应变下的演变。我们发现，激子的结合能可以是大到0.87 eV在真空中为5%的横向应变，其中最高的二维材料。此外，发光峰的大位移及其与应变的线性关系表明，它可以用来直接探测单层的应变状态。
2015-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of electron-phonon interaction in phosphorene
单层的黑磷，或磷烯，最近出现作为一种新的二维半导体与有趣的高度各向异性的传输特性。到目前为止，其固有声子限制的电子输运性质的现有计算依赖于变形势近似，这通常不直接适用于各向异性材料，因为沿着一个特定方向的变形可以散射在所有方向上行进的电子。基于密度泛函微扰理论和Wannier插值方法，对磷烯中的电子-声子相互作用进行了第一性原理计算。计算结果表明：1）高的各向异性为电子-声子散射提供了额外的相空间; 2）光学声子对散射有明显的贡献。这两种效应都不能通过变形势计算来捕获。
2015-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Surface buckling of phosphorene materials: determination, origin and influence on electronic structure
利用高空间分辨低能电子显微镜（LEEM）系统，利用表面灵敏动态微斑低能电子衍射（μLEED）分析技术，对磷烯晶体材料的表面结构进行了研究。研究了300 K下（\textit{i}）晶体解理的黑磷（BP）样品和573 K真空退火的（\textit{ii}）剥离的约10 nm厚的少层磷烯（FLP）样品。在这两个样品中，分别测量到0.22 μ m和0.30 μ m的显著表面屈曲，这比先前报道的大一个数量级。使用第一性原理计算，表面空位的存在不仅归因于BP和FLP中的表面屈曲，而且还归因于先前报道的磷烯材料的本征空穴掺杂。
2017-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Photocatalytic Activity of Phosphorene Derivatives: Coverage, Electronic, Optical and Excitonic properties
在二维无金属光催化剂的背景下，我们研究了磷烯衍生物的电子，光学和激子性质的第一性原理方法。虽然二维磷烯不催化完全的水裂解反应，但O、S和N覆盖率大大改善了这种情况，并且在某些覆盖率下易于催化完全反应。我们发现，对于所有这些掺杂剂，0.25 - 0.5 ML覆盖率是更稳定的，并且不引入midgap缺陷态和复合系统保持半导体以及适当对齐的价带和导带。此外，在可见光激发下，在这些复合系统中的光学吸收保持非常高的10 $^5$ cm $^{-1}$，并且磷烯的基本光学各向异性保持完整。我们还研究了通过双层磷烯与氧覆盖层的层厚度的影响。最后，我们研究了这些复合材料中的激子性质，有利于这两个氧化还原反应。目前的研究结果将开辟新的途径，以利用这些无金属磷烯衍生物对它的杰出潜力，在电子显微镜。
2018-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Chemical scissors cut phosphorene nanostructures and their novel electronic properties
磷烯是近年来合成的一种具有二维褶皱蜂窝结构的磷化合物，具有良好的纳米电子学应用前景。在这项工作中，我们报告了我们的研究结果的化学剪刀效应磷烯，使用第一性原理密度泛函理论方法。研究发现，H、F、Cl和OH等基团能有效地剪切磷烯。磷链和纳米带可以使用不同的表面覆盖的化学物种获得。这些物种的光致发光效应是由于它们与P原子形成了强的化学键。诸如O、S和Se的物质由于缺乏与P的强结合而不能切割磷烯纳米结构。所产生的P链的电子结构计算显示饱和链是绝缘体，而原始链在X处展示出狄拉克点，费米速度为8* 10 E5 m/s。所得到的锯齿形磷烯纳米带显示出金属或半导体行为，这取决于边缘P原子的处理。
2014-05-06 cond-mat.mtrl-sci
A First-Principles Study on the Adsorption of Small Molecules on Arsenene: Comparison of Oxidation Kinetics in Arsenene, Antimonene, Phosphorene and InSe
砷烯是一种新的V族二维半导体材料，由于其具有多种有趣的性质，可以通过与各种分子的化学反应来改变或有意地功能化，近年来受到越来越多的关注。本文系统地研究了砷烯与H_2、NH_3、O_2、H_2O、NO、NO_2等小分子的相互作用。据预测，O2，H2O，NO和NO2是强受体，而NH3作为施主。重要的是，它示出了一个可以忽略不计的电荷转移之间的H2和砷烯，这是10倍低于之间的H2和磷烯和约千倍低于之间的H2和InSe和锑。计算的能垒O2分裂砷烯被发现是低至0.67 eV。因此，原始的砷烯可以像其他V族2D材料一样容易地在环境条件下氧化。另一方面，砷烯上的H2O的受体作用，类似于锑烯和InSe的情况下，可能有助于防止H2O和O物种之间的质子转移形成酸，抑制砷烯的进一步结构降解。由于H2O分子的受体作用，2D层在与环境相互作用时的结构分解可以避免，正如研究从常见的V族2D材料的比较中预测的那样。然而，由于砷烯与其他环境小分子的强相互作用，仍需要对其进行保护。本文的工作提出了保护砷烯不发生结构退化和调控其电子性质的可能途径，这对材料的合成、储存和应用具有一定的指导意义。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport and thermoelectric properties of phosphorene nanodisk under an electric field
塞贝克系数是确定材料热电效率的重要量。磷烯是一种具有褶皱结构的二维材料，这使得其性能各向异性。在这项工作中，磷烯纳米盘（PDisk）与半径为3.1 nm的连接到两个锯齿形磷烯纳米带的研究，数值计算，紧束缚（TB）和非平衡格林函数（NEGF）方法在横向和垂直电场的存在下。我们的研究结果表明，从锯齿形的带状形式的结构的变化，以盘1创建一个能隙的结构，使一个典型的纳米盘的半径为3.1 nm，能隙的大小为3.88 eV。此外，随着这一变化，最大塞贝克系数从1.54增加到2.03 mV/K。此外，我们可以控制电子传输和塞贝克系数的电场的帮助下。数值结果表明，随着电场的增大，透射系数减小，塞贝克系数发生变化。垂直电场对Seebeck系数的影响比横向电场的影响弱。当外加横向电场为0.3 V/nm时，最大Seebeck系数提高到2.09 mV/K。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Direct Band Gaps in Group IV-VI Monolayer Materials: Binary Counterparts of Phosphorene
本文采用基于密度泛函理论的电子结构计算方法，对磷烯的对应物Ⅳ-Ⅵ族二元单分子膜（XY）的几何、能量和电子性质进行了系统的研究。为此，我们选择了由相同数量的第IV族元素（X = C，Si，Ge，Sn）和第VI族元素（Y = O，S，Se，Te）组成的二元系统XY，它们具有三种几何构型，即褶皱结构、屈曲结构和平面结构。结合能的计算结果表明，所研究的所有二元体系都是能量稳定的。结果表明，与磷烯类似的褶皱结构是能量最稳定的几何构型。我们的电子能带结构的结果预测，起皱的SiO和CSe是直接带半导体的间隙为1.449和0.905 eV，分别。CSe的能带结构与磷烯非常相似。其余的IV-VI族二元单分子膜在起皱的配置和所有的屈曲单分子膜也是半导体，但间接带隙。重要的是，我们发现，间接和直接带隙之间的差异是非常小的许多起皱的单分子膜。因此，有可能通过适当的外部影响使这些系统经历从间接带隙半导体状态到直接带隙半导体状态的转变。实际上，我们在本工作中表明，七个二元单层，即SnS，SiSe，GeSe，SnSe，SiTe，GeTe和SnTe，当它们受到小的机械应变（<= 3%）时，成为直接带隙半导体。这使得本工作中研究的16个二元单层中有9个是直接带隙半导体。因此，有可能在未来的发光二极管和太阳能电池中利用磷烯的这些二元对应物。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dimensionality-suppressed chemical doping in 2D semiconductors: the cases of phosphorene, MoS2, and ReS2 from first-principles
尽管二维（2D）半导体对于电子学和光电子学具有巨大的吸引力，但是由于大的缺陷电离能（IE），通过化学掺杂来实现所需的电荷载流子浓度仍然是一个挑战。这里通过将缺陷IE分解为中性单电子缺陷能级、结构弛豫能量增益和电子弛豫能量成本，我们提出了一个概念性的图片，即大缺陷IE是由两种降维效应引起的。量子限制效应（QCE）使中性单电子点缺陷能级变深，而屏蔽效应（RE）的降低导致电子弛豫的高能量消耗。作为例子，分别对单层、少层和块状黑磷（BP）、MoS 2和ReS 2在强、中和弱层间相互作用下的第一性原理计算确实证明了总的趋势。基于对缺陷行为的深入了解，可以设想减少缺陷IE和改善载流子掺杂的策略。使用BP单层嵌入到介电连续体中或封装在两个h-BN层之间，作为实际例子，我们证明了增加屏蔽以减少缺陷IE和提高载流子浓度的可行性。我们的分析有望帮助实现有效的载流子掺杂，从而为2D半导体更广泛的应用开辟道路。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Phosphorene: A New 2D Material with High Carrier Mobility
在当前对用于电子应用的层状材料的兴趣之前，20世纪60年代的研究发现黑磷结合了高载流子迁移率和基本带隙。我们介绍了它的对应物，称为少层磷烯，作为一种新的二维p型材料。与石墨烯和MoS 2一样，磷烯是柔性的，可以机械剥离。我们发现磷烯是稳定的，不像石墨烯，具有固有的，直接的和明显的带隙，这取决于层数。我们的运输研究表明，反映其结构各向异性的载流子迁移率，是优于二硫化钼。在室温下，我们的磷烯场效应晶体管具有1.0 μ m的沟道长度显示194 mA/mm的高导通电流，286 cm 2/Vs的高空穴场效应迁移率，和开/关比高达1 E4。我们通过构建第一个由磷烯PMOS和MoS 2 NMOS晶体管组成的2D CMOS反相器，证明了磷烯集成的可能性。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Role of H2O and O2 Molecules and Phosphorus Vacancies in the Structure Instability of Phosphorene
磷烯在空气中的结构稳定性差通常归因于湿度和氧分子。最近剥离磷烯在脱氧水促进需要重新检查的作用H2O和O2分子。考虑到磷烯中存在大量空位，采用第一性原理计算研究了H2O和O2分子与含空位磷烯的相互作用.与通常的观点相反，物理吸附的分子往往在空位处具有更强的吸附，我们表明，H2O在空位处具有几乎相同的吸附能。电荷转移分析表明，O2是一个强的电子清除剂，它将磷原子的孤对电子转移到O2的2π* 反键轨道上.结果，用于O-O键分裂以形成O-P键的势垒从完美位点处的0.81eV降低到缺陷位点处的0.59eV，导致在室温下在缺陷位点处的氧化速率比在完美位点处快约5000倍。因此，我们的工作揭示了磷烯中的空位比完美的磷烯晶格位置显示出更强的氧亲和力。由于氧化，磷烯的结构退化可能会迅速发生在边缘和晶界，空位往往聚集。
2016-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Scaling Laws of the Band Gap and Optical Absorption of Phosphorene Nanoribbons
通过第一性原理模拟，我们报道了单层黑磷（磷烯）纳米带（PNR）的电子结构和光学吸收光谱。PNR的带隙被量子限制强烈增强。然而，不同取向的PNR表现出不同的带隙与带宽度（w）的比例定律。扶手椅型PNR的带隙为1/（w^2），而锯齿型PNR表现出1/w行为。这些不同的标度律反映了磷烯能带色散的一个重要含义：电子和空穴沿着Z字形方向表现为经典粒子，但沿着扶手椅方向则类似于相对论粒子。这种在单一材料中经典和相对论性质的意外合并可能会产生新的电和磁输运性质的少层黑磷及其带状结构。最后，各自的PNR主机电子和空穴具有显着不同的有效质量和光学响应，这是适合于广泛的应用。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electrons and holes in phosphorene
我们提出了一个对称性分析的电子能带结构，包括自旋轨道相互作用的绝缘间隙边缘附近的单层黑磷（“磷烯”）。利用初等群论对远离带中心的波矢$k$的微扰展开进行简化，得到了电子和空穴的能量色散关系和自旋相关本征态的表达式.重要的是，我们揭示了潜在的对称性引起大量的各向异性的光吸收，电荷和自旋输运性质，并揭示了负责价带失真和可能缺乏一个真正的直接间隙的机制。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Straintronics in Phosphorene: Tensile vs Shear Strains and Their Combinations for Manipulating the Band Gap
本文结合TB模型与DFT模拟研究单轴拉伸、剪切及其组合应变对单层黑磷烯带隙的调控，揭示两种方法在拉伸应变下的差异，并证明组合应变可拓宽带隙范围并在非破坏性应变下诱导半导体—半金属相变。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Peierls transition and edge reconstruction in phosphorene nanoribbons
用密度泛函理论研究了磷烯纳米带的原子和电子结构。这些新材料呈现出两种截然不同的物理系统中所期望的不同物理现象：一维金属链和半导体表面。虽然“崎岖”的纳米带是半导体在其层终止的结构，纯的“线性”和“之字形”纳米带是金属由于金属边缘状态。线性纳米带经历边缘重构，并且超过一定宽度的锯齿形纳米带经历Peierls转变，导致电子结构中的带隙打开和总能量降低。两侧具有线性和锯齿形边缘的混合纳米带是一个奇怪的情况，同时显示边缘重建和Peierls转变。大多数磷光纳米带是半导体，对其应用具有重要意义。
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Multiple Unpinned Dirac Points in Group-Va Single-layers with Phosphorene Structure
涌现的狄拉克费米子态是石墨烯许多有趣性质的基础，对它们的探索构成了探索其他元素的二维（2D）同素异形体的强烈动机。磷烯，黑磷的中间层，最近一直是一个激烈的研究课题，发现其他Va族元素也可以形成具有类似褶皱晶格结构的2D层。在这里，通过仔细检查他们的电子能带结构的演变，我们发现两种类型的狄拉克费米子态出现在低能谱。一对（I型）狄拉克点位于高对称线上，而两对（II型）狄拉克点位于一般的$k$ -点上，具有由其位置处的约化对称性确定的不同各向异性色散。这种完全无钉扎（II型）的二维狄拉克点是首次发现。在没有自旋-轨道耦合的情况下，我们发现每个狄拉克节点都受到子晶格对称性的保护，从而避免了能隙的打开，而这又是由三个点群对称性中的任何一个保证的。自旋-轨道耦合通常会使狄拉克节点产生间隙，对于I型情况，这会驱动系统进入量子自旋霍尔绝缘体相。我们提出了在应变磷烯中实现非钉扎Dirac点的可能途径。
2016-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary Photoluminescence and Strong Temperature/Angle-Dependent Raman Responses in Few-Layer Phosphorene
磷烯是二维材料家族中的一个新成员。我们观察到强烈的和高度层依赖的光致发光在少层磷烯（2至5层）。实验结果证实了理论预言的少层磷烯具有直接的、层敏感的带隙。我们还证明了少层磷烯在拉曼散射中比石墨烯和MoS 2对温度调制更敏感。少层磷烯的各向异性拉曼响应使我们能够使用光学方法快速确定晶体取向，而无需隧道电子显微镜（TEM）或扫描隧道显微镜（STM）。我们的结果提供了有关少层磷烯的能带结构和激子性质的实验信息。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrostatic pressure control of the spin-orbit proximity effect, spin relaxation, and thermoelectricity in a phosphorene-WSe$_2$ heterostructure
本文基于第一性原理计算，证明在磷烯-WSe$_2$异质结构中施加垂直压力可显著增强磷烯的自旋轨道耦合，改变自旋弛豫机制并降低热电效率。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Design of efficient vdW thermionic heterostructures from first principles
这项工作是理解石墨烯/磷烯/石墨烯范德华异质结构与金电极接触的电子输运性质的第一步，通过使用基于密度泛函理论的第一性原理计算结合真实空间格林函数形式主义。我们发现，单层磷烯的异质结构，量子隧穿占主导地位的运输。通过添加更多的磷烯层，可以从隧穿主导的传输切换到电子主导的传输，导致每个载流子传输更多的热，从而增强性能的冷却系数。在600 K时，所提出的器件的电子性能系数为18.5，对应于0.13的等效ZT，这对于纳米级器件是重要的。
2016-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phosphorene Nanoribbon Based Nano-Electrodes for Explosives Detection: A DFT Study
我们探索了利用低维磷烯基纳米器件检测硝基芳烃类爆炸物的可能性。在这项工作中，我们研究了磷烯纳米粒子APNR的结构，电子，吸附和量子输运性质的存在下，不同的硝基芳香族化合物的NAC使用最先进的第一性原理密度泛函理论DFT计算。结果表明，炸药分子的吸附远离APNR表面，既不影响炸药分子的结构，也不影响APNR表面。但由于APNR与炸药分子之间的电荷转移，改变了电子能隙。此外，我们还研究了传输函数和电流电压IV特性曲线的APNR+爆炸系统与APNR装置作为参考，采用非平衡格林函数NEGFs结合DFT方法。在存在爆炸性分子的情况下，与系统的原始APNR装置相比，不同的IV特性表明这种基于APNR的装置对某些爆炸性分子可能非常敏感和具有选择性。因此，我们的研究表明，APNR材料可能是一个有吸引力的纳米器件检测爆炸物。
2020-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Efficient many-body calculations of 2D materials using exact limits for the screened potential: Band gaps of MoS$_2$, hBN, and phosphorene
在GW自能近似下计算二维（2D）材料的准粒子（QP）能带结构已被证明是一项相当苛刻的计算任务。主要原因是$\mathbf{q} = \mathbf{0}$周围的2D介电函数的强$\mathbf{q}$依赖性，这要求比类似的3D固体所需的布里渊区的采样更密集。在这里，我们使用一个解析表达式的小$\mathbf{q}$ -限制的二维响应函数执行BZ积分的关键区域周围的$\mathbf{q} = \mathbf{0}$。这大大降低了对$\mathbf{q}$点网格的要求，并意味着显著的计算速度提高。例如，在单层MoS $_2$的情况下，$G_0W_0$带隙收敛到$\sim 0.1\,\mathrm{eV}$内是利用$12\times 12$ $\mathbf{q}$ -点而不是离散BZ采样技术所需的$36\times 36$网格来实现的。我们执行一个关键的评估的三个原型的二维半导体MoS $_2$，hBN和磷烯的带隙，包括在GW $_0$和GW水平的自一致性的效果。该方法在开源GPAW代码中实现。
2016-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of atomic-scale defects and dopants on phosphorene electronic structure and quantum transport properties
通过多尺度第一性原理方法，描述了二维窄磷烯片的局域电子结构，并对不同类型的修饰进行了研究。首先，基于原始和修改后的P网络的几何结构，并在Wannier函数形式主义的支持下，引入一个合理的论点来描述P原子轨道的杂交模型。{ \it Ab initio}计算表明，非等电子杂质原子在不同的能级上形成准束缚态，并根据P与掺杂原子之间的价电子数产生不同的极化态。进一步精确地描述了改性磷烯带的量子输运性质。由外部物质引起的电子能带上的畸变导致对传播的载流子的强背散射效应。取决于电荷载流子的能量和掺杂的类型，传导的范围可以从扩散到局部区域。空位处的间隙缺陷导致跨不同类型的掺杂原子的均匀传输指纹。我们建议，在实验测量中报告的电荷迁移率相对较低的值可能有其起源中存在的缺陷。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci
