Prediction of novel ground-state structures and analysis of phonon transport in two-dimensional GexSy compounds

文献情報

出版日 2023-11-30
DOI 10.1039/D3CP04568D
インパクトファクター 3.676
著者

Asad Ali, Young-Han Shin


原文を見る

要旨

We conducted this study to explore the ground-state structures of two-dimensional (2D) variable-composition GexSy compounds, driven by the polymorphic characteristics of bulk germanium sulfides and the promising thermoelectric performance of 2D GeS (Pmn21). To accomplish this, we utilized the highly successful evolutionary-algorithm-based code USPEX in conjunction with VASP for total energy calculations, leading to the discovery of three previously unexplored structures of Ge2S (P2/c), GeS (Pm1), and GeS2 (P21/c). These 2D materials exhibit significantly lower formation energies compared to their reported counterparts. We thoroughly scrutinized the structural stability and subsequently analyzed their electronic structures. Our analysis reveals a nearly direct band gap of 0.12/0.84 eV with the PBE/HSE06 functional for 2D Ge2S and an indirect band gap for 2D GeS and GeS2. Their semiconducting nature highlights the crucial importance of lattice thermal conductivity (κl), which we determined by solving the Boltzmann transport equation for phonons. Importantly, we predict a room temperature κl value of 6.82 W m−1 K−1 for GeS, lower than its 2D orthorhombic counterpart. In the case of GeS2, we observed an anisotropic κl value of 16.95/10.68 W m−1 K−1 along the zigzag/armchair directions at 300 K, with an in-plane anisotropy ratio of 1.59, surpassing that of 2D IV–VI compounds. We delve into detailed discussions regarding the role of lattice anharmonicity, group velocities, phonon lifetimes, and three-phonon weighted phase space in the overall thermal conductivity analysis.

関連文献

Optical properties of protonated Rhodamine 19 isomers in solution and in the gas phase

Roman M. Balabin, Vladimir Frankevich, Huanwen Chen, Konstantin Barylyuk, Robert Nieckarz, Alexey Fedorov, Renato Zenobi

2010-10-01 Paper

DOI: 10.1039/C0CP00482K

High resolution spectroscopy of methyltrioxorhenium: towards the observation of parity violation in chiral molecules

Clara Stoeffler, Benoît Darquié, Alexander Shelkovnikov, Christophe Daussy, Anne Amy-Klein, Christian Chardonnet, Laure Guy, Jeanne Crassous, Thérèse R. Huet, Pascale Soulard, Pierre Asselin

2010-11-30 Paper

DOI: 10.1039/C0CP01806F

Quantum stochastic resonance in parity violating chiral molecules

Salvador Miret-Artés, Isabel Gonzalo

2010-11-10 Paper

DOI: 10.1039/C0CP01319F

Electrical conductivity and crystallization of amorphous bismuth ruthenate thin films deposited by spray pyrolysis

Thomas Ryll, Andreas Brunner, Stefan Ellenbroek, Anja Bieberle-Hutter, Jennifer L. M. Rupp, Ludwig J. Gauckler

2010-09-17 Paper

DOI: 10.1039/C0CP00889C

Are the majority of a2-ions cyclic?

2010-09-20 Communication

DOI: 10.1039/C0CP00514B

Chiral interactions of histidine in a hydrated vermiculite clay

Donald G. Fraser, H. Christopher Greenwell, Neal T. Skipper, Martin V. Smalley, Bruno Demé, R. K. Heenan

2010-10-28 Paper

DOI: 10.1039/C0CP01387K

State-to-state inelastic scattering of Stark-decelerated OH radicals with Ar atoms

Ludwig Scharfenberg, Jacek Kłos, Paul J. Dagdigian, Millard H. Alexander, Gerard Meijer, Sebastiaan Y. T. van de Meerakker

2010-07-23 Perspective

DOI: 10.1039/C004422A

The hydrogen evolution reaction and hydrogenoxidation reaction on thin film PdAu alloy surfaces

Faisal A. Al-Odail, Alexandros Anastasopoulos, Brian E. Hayden

2010-08-23 Paper

DOI: 10.1039/B924656H

Magnetic silicon fullerene

You-Cheng Li

2010-08-11 Paper

DOI: 10.1039/B923865D

Extension of the AMBER force-field for the study of large nitroxides in condensed phases: an ab initio parameterization

Emiliano Stendardo, Alfonso Pedone, Paola Cimino, Maria Cristina Menziani, Orlando Crescenzi, Vincenzo Barone

2010-08-11 Paper

DOI: 10.1039/C001481H

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

6-苄基-6,7-二氢-5H-吡咯并3,4-b吡啶とは何ですか?

6-苄基-6,7-二氢-5H-吡咯并3,4-b吡啶は、CAS番号109966-30-5の化合物です。これは、6-ベンジル基を持つ6,7-二氢-5H-吡咯並みの化...

109966-30-56-Benzyl-6,7-dihydro...
化合物よくある質問

半硫酸奎宁单水水合物はどのように保存すればよいですか?

半硫酸奎宁单水水合物は、乾燥した涼しい場所に保管し、直射日光や湿気を避ける必要があります。保存温度は常温(15〜25℃)が適切で、湿度は40%以下を維持すること...

6119-70-6Quinine sulfate hydr...
化合物よくある質問

D-核糖-5-リン酸二ナトリウムとは何ですか?

D-核糖-5-リン酸二ナトリウムは、CAS番号18265-46-8を有する化合物で、D-核糖の5位付加部位にリン酸基が結合した化合物です。この化合物は、水溶性で...

18265-46-8Disodium (2R,3R,4R)-...
化合物よくある質問

異丙基肼はどの業界で使用されていますか?

異丙基肼は主に医薬品やポリマー業界で使用されています。また、センサーと半導体の製造プロセスでも重要な役割を果たしています。

2257-52-5Isopropylhydrazine
化合物よくある質問

3-乙酰基-4-羟基喹啉-2(1H)-酮はどのように合成されますか?

3-乙酰基-4-羟基喹啉-2(1H)-酮は、ハイドロキノンと酢酸アセトイルアミドのアミド化反応により合成されます。この反応は塩基触媒を用いて行われ、選択性は良好...

26138-64-73-Acetyl-4-hydroxyqu...
化合物よくある質問

Bobcat339はどのように保存すればよいですか?

Bobcat339は、0〜5℃の冷暗所で避光保存することを推奨します。容器は密閉し、取り扱いには十分な注意を払いましょう。

2280037-51-44-Amino-1-(3-bipheny...
化合物よくある質問

5-溴-4-甲基-1H-吲唑とは何ですか?

5-溴-4-甲基-1H-吲唑は、CAS番号1082041-34-6の化学物質で、化学式はC10H9BrNです。この化合物は淡黄色の結晶性粉末で、吸湿性があります...

1082041-34-65-Bromo-4-methyl-1H-...
化合物よくある質問

3-(4メトキシフェニル)オキテナン-3カーボイル酸の代替品はありますか?

3-(4メトキシフェニル)オキテナン-3カーボイル酸の代替品は、その用途により異なりますが、例えば4-(メトキシフェニル)オキテナン-3カーボイル酸や、他のオキ...

1416323-25-53-(4-Methoxyphenyl)-...
化合物よくある質問

3-イリドオキシピロロ[2,3-b]ピリジン-5-カルボキシlic酸は安全ですか?

3-イリドオキシピロロ[2,3-b]ピリジン-5-カルボキシlic酸は危険な化合物ではありませんが、適切な手袋や保護眼鏡の使用を推奨します。誤って摂取または接触...

1060816-80-93-Iodo-1H-pyrrolo[2,...
化合物よくある質問

3-氟-4- iodobenolを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

3-氟-4- iodobenolは可燃性を有し、強力な反応性を持つため、取り扱いには注意が必要です。PPE(個人保護具)の着用、ドラフトチャンバーの使用、漏洩時...

122927-84-83-Fluoro-4-iodopheno...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。