Excitons in monolayer tellurium studied with QPMBPT and a hydrogen-like model - Lizárraga Olivares, Kevin Angello (2019)
Os excitons desempenham um papel fundamental em aplicações fotovoltaicas (FV). Atualmente, a tecnologia FV de filme fino possui 9% da produção mundial. Em particular, o telúrio foi ligado ao cádmio (Cd-Te) e utilizado no fabrico de células solares de película fina. No entanto, a tecnologia de telúrio pode ser melhorada se estruturas de menor dimensão forem usadas, por exemplo, a forma de monocamada conhecida como telureno. O telureno pode ser sintetizado com sucesso em um substrato (por exemplo, grafeno), tem alta mobilidade dos portadores, a condutividade térmica mais baixa entre monocamadas de átomos e um gap de banda óptica sintonizável que o torna em um candidato proeminente para o desenvolvimento de tecnologia. Neste trabalho, realizamos cálculos ab-initio da teoria da perturbação do muitos corpos (QPMBPT) para analisar os efeitos excitônicos na absorção de luz pelo telureno. Como telúrio é um elemento pesado, nossa análise foi estendida para a presença de acoplamento spin-órbita, que faz uma mudança significativa na estrutura da banda, bem como na parte imaginária da constante dielétrica. A anisotropia da telurena é evidente no espectro de absorção, que é semelhante ao fósforo preto, com a mais forte excitação ao longo da direção em ziguezague e energias de ligação de excitons semelhantes a outros semicondutores 2D. Além disso, comparamos nossos resultados com um modelo efetivo de hidrogênio, no qual o elétron e o buraco interagem através de uma interação anisotrópica de Keldysh, ou seja, um potencial de Coulomb rastreado, para estimar a energia de ligação do exciton para os casos com SOC e não-SOC. Os resultados mostram uma excelente concordância entre a metodologia QPMBPT e o modelo do tipo hidrogênio.