Mexican-hat dispersions and high carrier mobility of γ-SnX (X = O, S, Se, Te) single-layers: a first-principles investigation

文献情報

出版日 2022-11-09
DOI 10.1039/D2CP04265G
インパクトファクター 3.676
著者

A. A. Lavrentyev, O. Y. Khyzhun, Nguyen T. T. Binh, Nguyen V. Hieu


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要旨

The shape of energy dispersions near the band-edges plays a decisive role in the transport properties, especially the carrier mobility, of semiconductors. In this work, we design and investigate the γ phase of tin monoxide and monochalcogenides γ-SnX (X = O, S, Se, and Te) through first-principles simulations. γ-SnX is found to be dynamically stable with phonon dispersions containing only positive phonon frequencies. Due to the hexagonal atomic lattice, the mechanical properties of γ-SnX single-layers are directionally isotropic and their elastic constants meet Born's criterion for mechanical stability. Our calculation results indicate that all four single-layers of γ-SnX are semiconductors with the Mexican-hat dispersions. The biaxial strain not only greatly changes the electronic structures of the γ-SnX single-layers, but also can cause a phase transition from semiconductor to metal. Meanwhile, the effects of an electric field on the electron states of γ-SnX single-layers are insignificant. γ-SnX structures have high electron mobility and their electron mobility is highly directional isotropic along the two transport directions x and y. The findings not only initially introduce the γ phase of group IV–VI compounds, but also serve as a premise for further studies on this material family with potential applications in the future, both theoretically and experimentally.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

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