Monolayer, Bilayer, and Heterostructures of Green Phosphorene for Water Splitting and Photovoltaics

DOI:10.1021/acs.jpcc.8b08566 期刊:The Journal of Physical Chemistry C 出版年份:2018 更新时间:2026-01-05 16:25:01
摘要: We report the results of density functional theory-based calculations on monolayer and bilayer green phosphorene and their heterostructures with MoSe2. Both monolayer and bilayer green phosphorene are direct band gap semiconductors and possess anisotropic carrier mobility as high as 104 cm2/V/s. In bilayers, the pressure of about 9 GPa induces the semiconductor−metal transition. Moreover, the band gap depends strongly on the thickness of the films and the external electric field. By employing strain engineering under suitable solution conditions, monolayer and AC-stacked bilayer green phosphorene offer the band edge alignments which can be used for water splitting. The upper limit of the power conversion efficiencies for monolayer and AB- and AC-stacked bilayer green phosphorene heterostructures with MoSe2 is calculated to be 18−21%. Our results show the possibility of green phosphorene to be used as a photocatalytic and photovoltaic material in energy-related applications.
作者: Sumandeep Kaur,Ashok Kumar,Sunita Srivastava,K. Tankeshwar,Ravindra Pandey
机构: Department of Physics, Panjab University, Chandigarh 160014, India,Department of Physical Sciences, School of Basic and Applied Sciences, Central University of Punjab, Bathinda 151001, India,Department of Physics, Guru Jambheshwar University of Science and Technology, Hisar, Haryana 125001, India,Department of Physics, Michigan Technological University, Houghton, Michigan 49931, United States
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Investigating the electronic properties, carrier mobility, and potential applications of monolayer and bilayer green phosphorene in water splitting and photovoltaics.

Monolayer and bilayer green phosphorene exhibit high carrier mobility and tunable band gaps, making them suitable for photocatalytic water splitting and photovoltaic applications. The heterostructures with MoSe2 show promising power conversion efficiencies.

The study is based on theoretical calculations and may require experimental validation. The practical application of green phosphorene in devices may face challenges related to synthesis and stability.

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