Optical gaps and excitons in semiconducting transition metal carbides (MXenes)

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61988987%3A17310%2F22%3AA2302CT7" target="_blank" >RIV/61988987:17310/22:A2302CT7 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="http://dx.doi.org/10.1039/D2TC00246A" target="_blank" >http://dx.doi.org/10.1039/D2TC00246A</a>

DOI - Digital Object Identifier

<a href="http://dx.doi.org/10.1039/D2TC00246A" target="_blank" >10.1039/D2TC00246A</a>

Jazyk výsledku

angličtina

Název v původním jazyce

Optical gaps and excitons in semiconducting transition metal carbides (MXenes)

Popis výsledku v původním jazyce

We use time-dependent density functional theory together with the HSE06 hybrid functional to investigate the optical and excitonic properties of two-dimensional transition metal carbides, MXenes. We determine reliable optical gaps, optical absorbance spectra, and exciton features for a set of eight semiconducting MXenes. The optical gaps of Sc2CF2, Cr2CF2, Cr2C(OH)2, and anti-ferromagnetic Mn2CO2 (1.9 - 2.3 eV) lie in the energy region of visible (VIS) light. Sc2C(OH)2, Ti2C, Ti2CO2, and ferromagnetic Mn2CO2 with smaller optical gaps (0.4 - 1.2 eV) well absorb solar radiation, including VIS light. Moreover, Ti2C and ferromagnetic Mn2CO2 show high monolayer absorbance of 10 - 20% in the 1 - 3 eV energy range. Finally, we analyse the excitons in MXenes and find that the first bright excitons of Sc- and Ti-based MXenes are strongly localized in k-space while the corresponding excitons of Cr- and Mn-based systems are delocalized.

Název v anglickém jazyce

Optical gaps and excitons in semiconducting transition metal carbides (MXenes)

Popis výsledku anglicky

We use time-dependent density functional theory together with the HSE06 hybrid functional to investigate the optical and excitonic properties of two-dimensional transition metal carbides, MXenes. We determine reliable optical gaps, optical absorbance spectra, and exciton features for a set of eight semiconducting MXenes. The optical gaps of Sc2CF2, Cr2CF2, Cr2C(OH)2, and anti-ferromagnetic Mn2CO2 (1.9 - 2.3 eV) lie in the energy region of visible (VIS) light. Sc2C(OH)2, Ti2C, Ti2CO2, and ferromagnetic Mn2CO2 with smaller optical gaps (0.4 - 1.2 eV) well absorb solar radiation, including VIS light. Moreover, Ti2C and ferromagnetic Mn2CO2 show high monolayer absorbance of 10 - 20% in the 1 - 3 eV energy range. Finally, we analyse the excitons in MXenes and find that the first bright excitons of Sc- and Ti-based MXenes are strongly localized in k-space while the corresponding excitons of Cr- and Mn-based systems are delocalized.

Druh

J_imp - Článek v periodiku v databázi Web of Science

CEP obor

—

OECD FORD obor

10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)

Projekt

Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)<br>I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Název periodika

J. Mater. Chem. C

ISSN

2050-7526

e-ISSN

2050-7534

Svazek periodika

—

Číslo periodika v rámci svazku

10

Stát vydavatele periodika

US - Spojené státy americké

Počet stran výsledku

10

Strana od-do

3919-3928

Kód UT WoS článku

000758258000001

EID výsledku v databázi Scopus

—