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Electronic Structures and Lattice Dynamics of Layered BiOCl Single Crystals.
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-01-27 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b03575 Jiating Lu 1, 2 , Wei Zhou 3 , Xi Zhang 1 , Gang Xiang 1
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-01-27 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b03575 Jiating Lu 1, 2 , Wei Zhou 3 , Xi Zhang 1 , Gang Xiang 1
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BiOCl has recently elicited intense interest for its excellent photochemical catalysis, energy conversion, and photodetection performance. In this Letter, we systematically investigate BiOCl electronic properties, lattice dynamics, and structural stability. From first-principles calculations, bulk and monolayer BiOCl have ultraviolet indirect band gaps around 3.6 eV, consistent with reflection spectroscopy measurements. The large spin-orbit coupling effect of the Bi atom makes the lowest conduction band near the Z point in the Brillouin region move down 230 meV. However, because of the symmetrical crystal potential, BiOCl has no strong Rashba effect. We further observed all 6 BiOCl Raman-active modes with the lowest-frequency rigid layer in-plane vibrational mode at 63 cm-1, consistent with our calculations. Up to 500 K or down to monolayer thickness, the crystal structure of BiOCl remains stable. Our work provides detailed information on BiOCl electronic and vibrational properties and stability up to high temperature or down to monolayer, identifying it as a promising layered material for further nano-optoelectronic applications.
中文翻译：
层状BiOCl单晶的电子结构和晶格动力学。
BiOCl最近因其出色的光化学催化，能量转换和光检测性能引起了广泛的关注。在这封信中，我们系统地研究了BiOCl的电子性能，晶格动力学和结构稳定性。根据第一性原理计算，体层和单层BiOCl具有约3.6 eV的紫外间接带隙，与反射光谱测量一致。Bi原子的自旋轨道耦合效应大，使得布里渊区Z点附近的最低导带向下移动230 meV。但是，由于对称的晶体电势，BiOCl没有很强的拉什巴效应。我们进一步观察到所有6种BiOCl拉曼活性模式，其最低频率刚性层的面内振动模式为63 cm-1，与我们的计算一致。高达500 K或更低至单层厚度，BiOCl的晶体结构保持稳定。我们的工作提供了有关BiOCl的电子和振动特性以及直至高温或直至单层的稳定性的详细信息，将其确定为用于进一步的纳米光电应用的有希望的分层材料。
更新日期：2020-01-27
中文翻译：
层状BiOCl单晶的电子结构和晶格动力学。
BiOCl最近因其出色的光化学催化，能量转换和光检测性能引起了广泛的关注。在这封信中，我们系统地研究了BiOCl的电子性能，晶格动力学和结构稳定性。根据第一性原理计算，体层和单层BiOCl具有约3.6 eV的紫外间接带隙，与反射光谱测量一致。Bi原子的自旋轨道耦合效应大，使得布里渊区Z点附近的最低导带向下移动230 meV。但是，由于对称的晶体电势，BiOCl没有很强的拉什巴效应。我们进一步观察到所有6种BiOCl拉曼活性模式，其最低频率刚性层的面内振动模式为63 cm-1，与我们的计算一致。高达500 K或更低至单层厚度，BiOCl的晶体结构保持稳定。我们的工作提供了有关BiOCl的电子和振动特性以及直至高温或直至单层的稳定性的详细信息，将其确定为用于进一步的纳米光电应用的有希望的分层材料。
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