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