二维单层MoSi_(2)X_(4)(X=N,P,As)的电子结构及光学性质研究

采用平面波超软赝势方法研究了二维单层 MoSi_(2)X_(4) (X=N,P,As)的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果显示,基于单层 MoSi_(2)N_(4)的两种同分异构体 M1 和 M2 所构建的六种晶体结构具有较好的动力学稳定性.通过能带和有效质量的计算,单层MoSi_(2)N_(4)在 MoSi_(2)X_(4) (X=N,P,As)六种晶体结构中显示出最宽的间接带隙和最高的载流子迁移率.随后带边电位的计算结果表明,单层 MoSi_(2)N_(4)带边势分别为 M1:-0.368、1.416 V,M2:-0.227、1.837 V,其结果相较于MoSi_(2)P_(4)和 MoSi_(2)As_(4)导带边电位更负,价带边电位更正,是六种晶体结构中最适合用作光催化剂的材料.同时,光吸收谱的计算结果显示,单层 MoSi_(2)N_(4)的光学吸收表现出明显的各向异性,在可见光和紫外光波段内具有较强的光吸收能力,说明其在可见光催化领域有着潜在的应用前景.这些结果为进一步深入研究二维单层 MoSi_(2)N_(4)在光催化水解领域的应用提供了理论指导.