論文の概要: Tunable direct bandgap and optical response in \ch{Mo_{1-x}W_xS2} monolayer alloys: A first-principles investigation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.01464v1
• Date: Mon, 02 Jun 2025 09:20:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-04 21:47:34.120581
• Title: Tunable direct bandgap and optical response in \ch{Mo_{1-x}W_xS2} monolayer alloys: A first-principles investigation
• Title（参考訳）: \ch{Mo_{1-x}W_xS2}単層合金の波長可変直接バンドギャップと光応答 : 第一原理法による研究
• Authors: Kevin Ndang Amassa, Jean-Pierre Tchapet Njafa, Anne Justine Etindele, Chetty Nithaya, Serge Guy Nana Engo,
• Abstract要約: 本研究では, 単層chMo_1-xW_xS2合金の構造, 電子的および光学的性質について検討した。 これらの合金は熱力学的に安定であり, 特性2H結晶構造を維持している。 以上の結果から,単層型chMo_1-x W_xS2を電子的汎用プラットフォームとして評価した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3495246564946556
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: This study presents a comprehensive first-principles investigation of the structural, electronic and optical properties of monolayer \ch{Mo_{1-x}W_xS2} alloys, systematically exploring the full compositional range ($x=0$ to $1$) using density functional theory (DFT). We establish that these alloys are thermodynamically stable and maintain the characteristic 2H crystal structure with minimal structural perturbation upon alloying. A key finding is the preservation of a direct bandgap at the $K$-point across all compositions. This gap exhibits continuous tunability, increasing near-monotonically from \SI{1.696}{\electronvolt} (\ch{MoS2}) to \SI{1.858}{\electronvolt} (\ch{WS2}), a critical feature for tailoring optoelectronic devices. Electronic structure analysis reveals the systematic evolution of the orbital contributions of transition metal $d$ and sulfur $p$ at the edges of the band with composition. Consequently, the optical spectra, evaluated up to \SI{8}{\electronvolt}, show a progressive blueshift in the main features of the interband transition with increasing \ch{W} content, accompanied by predictable changes in key optical constants. Our comprehensive results validate the monolayer \ch{Mo_{1-x} W_xS2} as an electronically versatile platform that offers fine control over electronic and optical properties via alloying, making these tunable direct-gap semiconductors highly promising for next-generation photodetectors, light emitters, and potentially flexible optoelectronic applications exploiting their 2D nature.
• Abstract（参考訳）: 本研究は, 密度汎関数理論 (DFT) を用いて全組成範囲 (x=0$〜1ドル) を体系的に探索し, 単層系合金の構造, 電子的, 光学的特性について包括的に検討した。 これらの合金は熱力学的に安定であり, 合金化に伴う構造摂動を最小限に抑えた特性2H結晶構造を維持している。 重要な発見は、すべての作曲のK$ポイントでの直接バンドギャップの保存である。 このギャップは連続的なチューニング性を示し、光電子デバイスを調整するための重要な特徴である \SI{1.696}{\electronvolt} (\ch{MoS2}) から \SI{1.858}{\electronvolt} (\ch{WS2}) へとほぼ単調に増大する。 電子構造解析により、遷移金属$d$と硫黄$p$の軌道寄与の組織的進化がバンドの端と組成で明らかとなった。 その結果、SI{8}{\electronvolt} まで評価された光学スペクトルは、キー光学定数の予測可能な変化とともに、ch{W} 含有量の増加とともに、バンド間遷移の主な特徴の進行的なブルーシフトを示す。 本研究の総合的な結果から, 単層膜 \ch{Mo_{1-x} W_xS2} はアロイングによる電子的および光学的特性の精密制御が可能な電子的汎用プラットフォームとして評価され, 次世代光検出器, 発光素子, および2D特性を利用したフレキシブルな光電子応用を期待できる直ギャップ半導体となった。

関連論文リスト

• Identification of soft modes in amorphous Al$_{2}$O$_{3}$ via first-principles [69.65384453064829]
  アモルファスAl$_2$O$_3$は現代の超伝導量子ビットの基本成分である。 我々は、アモルファスAl$_2$O$_3$の第一原理的研究を行い、電子およびフォノンスペクトルの低エネルギーモードをTLSの起源として同定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-20T18:43:24Z)
• Electronic States and Mechanical Behaviors of Phosphorus Carbide Nanotubes -- Structural and Quantum Phase Transitions in a Quasi-one-dimensional Material [5.747465732334616]
  モノレイヤーの$PC_3$ -- 前回の手紙でカゴメバンドを2つ持っていると判明した -- は、ナノチューブに巻き上げると、多くの印象的な特性を示す。 アームチェアと$PC_3$NTsは室温が安定であり、ディラックと電子平面バンドの縮退した組み合わせをフェルミ準位に表示する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-20T03:01:53Z)
• All-optical modulation with single-photons using electron avalanche [66.27103948750306]
  シリコン中の電子雪崩による全光変調を実証する。 我々のアプローチは、ギガヘルツ速度と、さらに高速な光スイッチングの可能性を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-18T20:14:15Z)
• Spin Current Density Functional Theory of the Quantum Spin-Hall Phase [59.50307752165016]
  スピン電流密度汎関数理論を量子スピンハル相に適用する。 我々は、SCDFTの電子-電子ポテンシャルにおけるスピン電流の明示的な説明が、ディラックコーンの出現の鍵であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-08-29T20:46:26Z)
• A first-principles calculation of electron-phonon interactions for the $\text{C}_2\text{C}_\text{N}$ and $\text{V}_\text{N}\text{N}_\text{B}$ defects in hexagonal boron nitride [52.77024349608834]
  2次元ヘキサゴナル窒化ホウ素(h-BN)の量子放出体は大きな関心を集めている。 室温におけるh-BNフレークから放出されるフーリエ変換(FT)制限光子の最近の観測
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-28T23:31:38Z)
• Triggering a global density wave instability in graphene via local symmetry-breaking [0.7437459197111806]
  2次元の量子材料は、対称性破壊された秩序相の出現を調査するための堅牢なプラットフォームを提供する。 表面原子の極度に希薄な濃度がグラフェン原子格子をケクル結合密度波相へと崩壊させることが示されている。 以上の結果から, 自己集合吸着原子の希薄濃度は, 新規な量子相を2次元材料で設計する上で, 魅力的な代替手段となることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-23T05:58:00Z)
• Electromagnetically induced transparency in inhomogeneously broadened divacancy defect ensembles in SiC [52.74159341260462]
  電磁誘導透過 (EIT) は、光信号と電子スピンの量子コヒーレンスの間に強く堅牢な相互作用を与える現象である。 この材料プラットフォームにおいても,計測幾何学の慎重に設計した上で,EITを高視認性で確立できることが示される。 本研究は,多層システムにおけるEITの非均一性に対する理解を提供し,半導体の幅広い欠陥に対する考察である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-18T11:22:09Z)
• Brobdingnagian photon bunching in cathodoluminescence of excitons in WS$_2$ monolayer [1.478983298867432]
  カソードルミネッセンス分光法は、量子光源の同期を広範囲に研究することができる。 2次元遷移金属ジアルコゲナイド単分子膜に共存する励起子は、同一の量子エミッタの大きな源となる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-15T08:26:53Z)
• Engineering the Radiative Dynamics of Thermalized Excitons with Metal Interfaces [58.720142291102135]
  平面金属界面近傍のTMDCにおける励起子の発光特性を解析した。 点双極子の場合に対する放出の抑制または増強は、数桁のオーダーで達成される。 ナノスケールの光学キャビティは、TMDCの長寿命エキシトン状態を生成するための有効な経路である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-11T19:40:24Z)
• Optical imprinting of superlattices in two-dimensional materials [0.0]
  2次元電子系の構造をインプリントするために、円偏光および周期レーザー電場を光照射する光学的手法を用いる。 光学場の構成を変えることで、空間対称性、周期性、強度の異なる様々な格子構造を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2019-12-30T19:00:22Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。