Triangular and hexagonal multilayer phosphorene quantum dots with armchair and zigzag terminations are investigated with the orthogonal tight-binding model. The effect of increasing the number of layers is revealed. The obtained results show that in a small size multilayer quantum dot, the edge states are as sensitive to the out-of-plane external electric fields as the edge states in a single layer dot to the in-plane external electric fields. The investigated optical absorption cross sections show that armchair phosphorene quantum dots have a regular behavior which should be useful for infrared detectors. In particular, it was found that in hexagonal armchair phosphorene dots, absorption peaks can be increased, decreased, or totally removed from the low-energy region depending on the orientation of the applied electric field. The effect of spurious doping can suppress the transitions <0.4 eV, while the effect of the finite temperature is almost negligible.

1.
A.
Castellanos-Gomez
,
L.
Vicarelli
,
E.
Prada
,
J. O.
Island
,
K. L.
Narasimha-Acharya
,
S. I.
Blanter
,
D. J.
Groenendijk
,
M.
Buscema
,
G. A.
Steele
,
J. V.
Alvarez
,
H. W.
Zandbergen
,
J. J.
Palacios
, and
H. S. J.
van der Zant
,
2D Mater.
1
,
025001
(
2014
).
2.
L.
Li
,
Y.
Yu
,
G. J.
Ye
,
Q.
Ge
,
X.
Ou
,
H.
Wu
,
D.
Feng
,
X. H.
Chen
, and
Y.
Zhang
,
Nat. Nanotechnol.
9
,
372
(
2014
).
3.
H.
Liu
,
A. T.
Neal
,
Z.
Zhu
,
Z.
Luo
,
X.
Xu
,
D.
Tománek
, and
P. D.
Ye
,
ACS Nano.
8
,
4033
(
2014
).
4.
J. R.
Brent
,
N.
Savjani
,
E. A.
Lewis
,
S. J.
Haigh
,
D. J.
Lewis
, and
P.
O’Brien
,
Chem. Commun.
50
,
13338
(
2014
).
5.
P.
Yasaei
,
B.
Kumar
,
T.
Foroozan
,
C.
Wang
,
M.
Asadi
,
D.
Tuschel
,
J. E.
Indacochea
,
R. F.
Klie
, and
A.
Salehi-Khojin
,
Adv. Mater.
27
,
1887
(
2015
).
6.
J.
Qiao
,
X.
Kong
,
Z.-X.
Hu
,
F.
Yang
, and
W.
Ji
,
Nat. Commun.
5
,
4475
(
2014
).
7.
A. N.
Rudenko
and
M. I.
Katsnelson
,
Phys. Rev. B
89
,
201408
(
2014
).
8.
K.
Dolui
and
S. Y.
Quek
,
Sci. Rep.
5
,
11699
(
2015
).
9.
Z.
Sun
,
H.
Xie
,
S.
Tang
,
X.-F.
Yu
,
Z.
Guo
,
J.
Shao
,
H.
Zhang
,
H.
Huang
,
H.
Wang
, and
P. K.
Chu
,
Angew. Chem. Int. Ed.
54
,
11526
(
2015
).
10.
Z. T.
Jiang
,
Z. T.
Lv
, and
X. D.
Zhang
,
Phys. Rev. B
94
,
115118
(
2016
).
11.
J.-Y.
Wu
,
S.-C.
Chen
,
G.
Gumbs
, and
M.-F.
Lin
,
Phys. Rev. B
95
,
115411
(
2017
).
12.
J.
Dai
and
X. C.
Zeng
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
1289
(
2014
).
13.
A. N.
Rudenko
,
S.
Yuan
, and
M. I.
Katsnelson
,
Phys. Rev. B
92
,
085419
(
2015
).
14.
Z. T.
Jiang
,
S.
Li
,
Z. T.
Lv
, and
X. D.
Zhang
,
AIP Adv.
7
,
045122
(
2017
).
15.
D. J. P.
de Sousa
,
L. V.
de Castro
,
D. R.
da Costa
,
J. M.
Pereira
, and
T.
Low
,
Phys. Rev. B
96
,
155427
(
2017
).
16.
T.
Low
,
A. S.
Rodin
,
A.
Carvalho
,
Y.
Jiang
,
H.
Wang
,
F.
Xia
, and
A. H.
Castro Neto
,
Phys. Rev. B
90
,
075434
(
2014
).
17.
D.
Çakir
,
C.
Sevik
, and
F. M.
Peeters
,
Phys. Rev. B
92
,
165406
(
2015
).
18.
L.
Li
,
J.
Kim
,
C.
Jin
,
G. J.
Ye
,
D. Y.
Qiu
,
F. H.
da Jornada
,
Z.
Shi
,
L.
Chen
,
Z.
Zhang
,
F.
Yang
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
W.
Ren
,
S. G.
Louie
,
X. H.
Chen
,
Y.
Zhang
, and
F.
Wang
,
Nat. Nanotechnol.
12
,
21
(
2016
).
19.
R.
Zhang
,
X. Y.
Zhou
,
D.
Zhang
,
W. K.
Lou
,
F.
Zhai
, and
K.
Chang
,
2D Mater.
2
,
045012
(
2015
).
20.
V. A.
Saroka
,
I.
Lukyanchuk
,
M. E.
Portnoi
, and
H.
Abdelsalam
,
Phys. Rev. B
96
,
085436
(
2017
).
21.
J. S.
de Sousa
,
M. A.
Lino
,
D. R.
da Costa
,
A.
Chaves
,
J. M.
Pereira
, and
G. A.
Farias
,
Phys. Rev. B
96
,
035122
(
2017
).
22.
L. L.
Li
,
D.
Moldovan
,
W.
Xu
, and
F. M.
Peeters
,
Nanotechnology
28
,
085702
(
2017
).
23.
X.-P.
Kong
,
X.
Shen
, and
X.
Gao
,
J. Phys. Chem. Lett.
9
,
947953
(
2018
).
24.
F. X.
Liang
,
Y. H.
Ren
,
X. D.
Zhang
, and
Z. T.
Jiang
,
J. Appl. Phys.
123
,
125109
(
2018
).
25.
X.
Zhang
,
H.
Xie
,
Z.
Liu
,
C.
Tan
,
Z.
Luo
,
H.
Li
,
J.
Lin
,
L.
Sun
,
W.
Chen
,
Z.
Xu
,
L.
Xie
,
W.
Huang
, and
H.
Zhang
,
Angew. Chem. Int. Ed.
54
,
3653
(
2015
).
26.
Y.
Xu
,
Z.
Wang
,
Z.
Guo
,
H.
Huang
,
Q.
Xiao
,
H.
Zhan
, and
X.-F.
Yu
,
Adv. Optical Mater.
4
,
1223
(
2016
).
27.
J.
Du
,
M.
Zhang
,
Z.
Guo
,
J.
Chen
,
X.
Zhu
,
G.
Hu
,
P.
Peng
,
Z.
Zheng
, and
H.
Zhang
,
Sci. Rep.
7
,
42357
(
2017
).
28.
L.
Chen
,
C.
Zhang
,
L.
Li
,
H.
Wu
,
X.
Wang
,
S.
Yan
,
Y.
Shi
, and
M.
Xiao
,
J. Phys. Chem. C
121
,
12972
(
2017
).
29.
W.
Chen
,
K.
Li
,
Y.
Wang
,
X.
Feng
,
Z.
Liao
,
Q.
Su
,
X.
Lin
, and
Z.
He
,
J. Phys. Chem. Lett.
8
,
591
(
2017
).
30.
Y.
Yang
,
J.
Gao
,
Z.
Zhang
,
S.
Xiao
,
H.-H.
Xie
,
Z.-B.
Sun
,
J.-H.
Wang
,
C.-H.
Zhou
,
Y.-W.
Wang
,
X.-Y.
Guo
,
P. K.
Chu
, and
X.-F.
Yu
,
Adv. Mater.
28
,
8937
(
2016
).
31.
M.
Batmunkh
,
M.
Bat-Erdene
, and
J. G.
Shapter
,
Adv. Mater.
28
,
8586
(
2016
).
32.
L. L.
Li
,
D.
Moldovan
,
W.
Xu
, and
F. M.
Peeters
,
Phys. Rev. B
96
,
155425
(
2017
).
33.
M. S.
Devadas
,
T.
Devkota
,
P.
Johns
,
Z.
Li
,
S. S.
Lo
,
K.
Yu
,
L.
Huang
, and
G. V.
Hartland
,
Nanotechnology
26
,
354001
(
2015
).
34.
A.
Arbouet
,
D.
Christofilos
,
N.
Del Fatti
,
F.
Vallée
,
J. R.
Huntzinger
,
L.
Arnaud
,
P.
Billaud
, and
M.
Broyer
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
127401
(
2004
).
35.
T.
Devkota
,
M. S.
Devadas
,
A.
Brown
,
J.
Talghader
, and
G. V.
Hartland
,
Appl. Opt.
55
,
796
(
2016
).
36.
A. N.
Rudenko
,
S.
Yuan
, and
M. I.
Katsnelson
,
Phys. Rev. B
93
,
199906(E)
(
2016
).
37.
T.
Yamamoto
,
T.
Noguchi
, and
K.
Watanabe
,
Phys. Rev. B
74
,
121409
(
2006
).
38.
H.
Abdelsalam
,
M. H.
Talaat
,
I.
Lukyanchuk
,
M. E.
Portnoi
, and
V. A.
Saroka
,
J. Appl. Phys.
120
,
014304
(
2016
).
39.
V. A.
Saroka
,
K. G.
Batrakov
, and
L. A.
Chernozatonskii
,
Phys. Solid State
56
,
2135
(
2014
).
40.
V. A.
Saroka
,
K. G.
Batrakov
,
V. A.
Demin
, and
L. A.
Chernozatonskii
,
J. Phys. Condens. Matter
27
,
145305
(
2015
).
41.
V. A.
Saroka
and
K. G.
Batrakov
,
Russ. Phys. J.
59
,
633
(
2016
).
42.
X.
Peng
,
A.
Copple
, and
Q.
Wei
,
J. Appl. Phys.
116
,
144301
(
2014
).
43.
D. J.
DiMaria
,
E.
Cartier
, and
D.
Arnold
,
J. Appl. Phys.
73
,
3367
(
1993
).
44.
E. V.
Castro
,
K. S.
Novoselov
,
S. V.
Morozov
,
N. M. R.
Peres
,
J. M. B. L.
dos Santos
,
J.
Nilsson
,
F.
Guinea
,
A. K.
Geim
, and
A. H. C.
Neto
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
216802
(
2007
).
45.
S. B.
Lu
,
L. L.
Miao
,
Z. N.
Guo
,
X.
Qi
,
C. J.
Zhao
,
H.
Zhang
,
S. C.
Wen
,
D. Y.
Tang
, and
D. Y.
Fan
,
Opt. Express
23
,
11183
(
2015
).
46.
M.-F.
Lin
and
F.-L.
Shyu
,
J. Phys. Soc. Jpn.
69
,
3529
(
2000
).
47.
K.-I.
Sasaki
,
K.
Kato
,
Y.
Tokura
,
K.
Oguri
, and
T.
Sogawa
,
Phys. Rev. B
84
,
085458
(
2011
).
48.
V. A.
Saroka
,
M. V.
Shuba
, and
M. E.
Portnoi
,
Phys. Rev. B
95
,
155438
(
2017
).
49.
H.
Hsu
and
L. E.
Reichl
,
Phys. Rev. B
76
,
045418
(
2007
).
50.
H.
Abdelsalam
,
H.
Elhaes
, and
M. A.
Ibrahim
,
Chem. Phys. Lett.
695
,
138
(
2018
).
51.
D.
Mombrú
,
M.
Romero
,
R.
Faccio
, and
Á.W.
Mombrú
,
J. Phys. Chem. C
121
,
16576
(
2017
).
52.
J. S.
de Sousa
,
M. A.
Lino
,
D. R.
da Costa
,
A.
Chaves
,
J. M.
Pereira Jr
, and
G. A.
Farias
,
Phys. Rev. B
96
,
035122
(
2017
).
53.
L.
Shao
,
H.
Ye
,
Y.
Wu
,
D.
Yinxiao
,
P.
Ding
,
F.
Zeng
, and
Q.
Yuan
,
Mater. Res. Express
3
,
025013
(
2016
).
54.
X.
Wang
,
A. M.
Jones
,
K. L.
Seyler
,
V.
Tran
,
Y.
Jian
,
H.
Zhao
,
H.
Wang
,
L.
Yang
,
X.
Xu
, and
F.
Xia
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
517
(
2015
).
You do not currently have access to this content.