journal article·2019

Unconventional inner-TL electric polarization in TL-LaOBiS 2 with ultrahigh carrier mobility

Chao He, Jiajun Zhu, Yong-Hong Zhao, Chang Liu, Botao Fu

Nanoscale· Volume 11· Issue 39
Publisher page

Abstract

Based on first principles calculations, we propose a new 2D ferroelectric material, triple-layer (TL) LaOBiS2, with an ultrahigh carrier mobility over 40 000 cm2 V-1 s-1 and large sunlight absorption. TL-LaOBiS2 is composed of a middle LaO layer and top-and-bottom BiS2 layers that can be possibly exfoliated from its bulk counterpart. We reveal that each BiS2 layer can hold spontaneous in-plane ferroelectric polarization that can be further enhanced by imposing extensive strain. Furthermore, we discover that TL-LaOBiS2 possesses unconventional inner-TL ferroelectric (FE), antiferroelectric (AFE) and orthogonal polarizations. The ground inner-TL AFE state can be flexibly driven into a nearly degenerate FE state. Moreover, the direct band gaps, optical absorption and the carrier mobilities of TL-LaOBiS2 can be effectively regulated by different ferroelectric polarization configurations. This finding of various ferroelectric states with ultrahigh mobility and excellent optical absorption in TL-LaOBiS2 provides a promising platform for future realization of two-dimensional ferroelectric photovoltaic devices.
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Research context

OpenAlex topics: Electronic and Structural Properties of Oxides · Ferroelectric and Piezoelectric Materials · Perovskite Materials and Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

College of Physics and Electronic Engineering

Center for Computational Sciences

Sichuan Normal University

Chengdu

China

Institute for Computational Materials Science

School of Physics and Electronics

Henan University

Kaifeng 475004

Funding

National Natural Science Foundation of China · China Postdoctoral Science Foundation

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