双轴应变对g-ZnO/WS2异质结电子结构及光学性质影响的第一性原理计算

作者：潘多桥; 庞国旺; 刘晨曦; 史蕾倩; 张丽丽^*; 雷博程^*; 赵旭才^*; 黄以能

来源：人工晶体学报, 2022, 51(07): 1202-1226.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20220613.001

• 单层g-ZnO
• 单层WS2
• 异质结
• 光学性质
• 电子空穴对复合
• 光催化
• 第一性原理

单层g-ZnO由于吸收光谱宽而受到研究者关注，但载流子复合是单层g-ZnO作为光催化剂无法避免的问题，如何降低电子空穴对复合率，提高单层g-ZnO对可见光利用率成为值得研究的问题，搭建异质结并对其进行双轴应变是一种可行的办法。本文采用第一性原理方法，研究双轴应变对g-ZnO/WS2异质结电子结构及光学性质的调控规律。结果表明：g-ZnO/WS2异质结禁带宽度为1.646 eV,由于异质结体系内部产生内置电场，降低了其光生载流子的复合率，同时异质结光吸收带边拓展至可见光区域。对异质结实施应变后，除压缩应变(-2.5%)体系外，其余应变体系吸收带边均出现红移现象，并且红移程度和对电荷的束缚能力均随着应变的增加而增强。相比于未实施应变的体系，应变体系对光生电子载流子的阻碍作用更强，其光催化能力得到更大提高。以上结果说明搭建g-ZnO/WS2异质结并对其进行双轴应变对异质结的电子结构及光学性质具有显著的调控作用，使其在窄禁带及红外、可见光半导体器件和光催化材料等领域具有应用价值。

• 单位
  伊犁师范大学; 固体微结构物理国家重点实验室