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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

Anomalous Temperature Dependence of the Band Gap in Black Phosphorus

Texto completo
Autor(es):
Villegas, Cesar E. P. ; Rocha, A. R. ; Marini, Andrea
Número total de Autores: 3
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Nano Letters; v. 16, n. 8, p. 5095-5101, AUG 2016.
Citações Web of Science: 32
Resumo

Black phosphorus (BP) has gained renewed attention due to its singular anisotropic electronic and optical properties that might be exploited for a wide range of technological applications. In this respect, the thermal properties are particularly important both to predict its room temperature operation and to determine its thermoelectric potential. From this point of view, one of the most spectacular and poorly understood phenomena is indeed the BP temperature-induced band gap opening; when temperature is increased, the fundamental band gap increases instead of decreases. This anomalous thermal dependence has also been observed recently in its monolayer counterpart. In this work, based on ab initio calculations, we present an explanation for this long known and yet not fully explained effect. We show that it arises from a combination of harmonic and lattice thermal expansion contributions, which are in fact highly interwined. We clearly narrow down the mechanisms that cause this gap opening by identifying the peculiar atomic vibrations that drive the anomaly. The final picture we give explains both the BP anomalous band gap opening and the frequency increase with increasing volume (tension effect). (AU)

Processo FAPESP: 15/14899-0 - Efeitos de temperatura nas propriedades ópticas de semicondutores: simulações ab-initio
Beneficiário:César Enrique Pérez Villegas
Linha de fomento: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 11/11973-4 - ICTP Instituto Sul-Americano para Pesquisa Fundamental: um centro regional para física teórica
Beneficiário:Nathan Jacob Berkovits
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 12/24227-1 - Estudo das propriedades óticas e de transferência de carga em células fotovoltaicas orgânicas: simulações ab-initio
Beneficiário:César Enrique Pérez Villegas
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado