Abstract Recently, 2D violet phosphorus (VP), a new kind of allotrope of phosphorus has attained significant attention owing to its remarkable electronic, optical, and magnetic characteristics. Tunable, large direct bandgap, high charge carrier mobility, and large optical absorption make it a potential candidate for realizing photoelectronic applications. VP demonstrates unique electronic structure, chemical stability, strong light‐matter interaction, and thermal stability that can be utilized for assembling intelligent photoelectronic devices. This review article provides comprehensive investigations of the latest synthesis techniques employed to develop the VP including its structural characterizations, stability, and degradation mechanisms. Furthermore, this review demonstrates the diverse applications of VP in optoelectronics, including photodetectors, polarization detection, imaging systems, neuromorphic optoelectronic devices, and many others. Finally, challenges and future research directions associated with the VP in terms of optoelectronics are discussed. Overall, as presented, the review offers an extensive study of VP, covering its synthesis, structural insights mechanisms, and applications in optoelectronics with the aim of stimulating further research and development in this growing field.

Materials composed of phosphorus and carbon are intensely explored for various applications due to their rich abundance and lighter masses. Inspired by the recent synthesis of phosphine-graphdiyne [J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 2, 864–872] we report a 3D porous phosphorus-carbide (termed 3D-PC6) which contains carbon-phosphorus pentagonal ring and acetylenic linkers. This system displays a semiconducting character with an indirect bandgap of 0.9 eV and significant absorption in both visible and ultraviolet regions with an absorption coefficient reaching about 106 cm−1. Furthermore, we investigate that the resulting 3D-PC6 structure is energetically, thermally, and dynamically stable, displaying a theoretical capacity of 520.26 mAh/g, voltage profile of 0.58 V, small volume change of 0.73 %, and low diffusion barrier of 0.22 eV for sodium-ion batteries. These appealing findings not only expand the family of 3D materials but also encourage experimental efforts on synthesizing such materials for optoelectronics and battery applications.

Abstract 2D van der Waal (vdWs) heterostructures present unique optoelectronic characteristics, making them favorable layer structures for constructing promising optoelectronic devices with multifunctional applications. Nevertheless, as a result of significant interface recombination of the photogenerated electron‐hole pairs and the presence of various absorption edges within constituent layers, they are prone to experiencing low carrier collection efficiency. In this work, a combined theoretical and experimental investigation are presented on the In 2 Se 3 /ReS 2 vdWs heterostructure, aimed at developing high‐performance and broadband photodetector with multifunctionalities. In theoretical investigations, it is observed that, by adjusting the polarization states (+P to −P) in the In 2 Se 3 layer, band alignment can be effectively tuned from type‐I to type‐II, providing a narrow bandgap of ≈0.65 eV, which is beyond that of their individual constituents. As a photodetector, the device shows broadband photoresponse ranging from 532 to 1550 nm with ultrahigh responsivity (99.36 AW −1 ), detectivity (3.5 × 10 13 Jones), and external quantum efficiency (34195%). Additionally, competitive polarization sensitivity across the broad spectrum and imagining capability are observed with In 2 Se 3 /ReS 2 vdWs heterostructure. This study demonstrates that In 2 Se 3 /ReS 2 vdWs heterostructure device provides a promising technique for developing high‐performance 2D optoelectronic devices with multifunctionalities.

Abstract Exploring the extraordinary optoelectronic properties of two‐dimensional (2D) materials to construct advanced optoelectronic devices is a major goal for academic researchers and industrialists. Emerging 2D Janus materials are the innovative class of 2D materials in which two sides are either asymmetrical functionalized or exposed to different environments. Distinctive features of Janus 2D materials such as tunable bandgaps, electronic structures, the presence of Rashba effects, excitonic effects, piezoelectric effects etc. make its magnificent candidates for optoelectronic devices. The van der Waals (vdWs) heterostructure with novel properties assembled by Janus 2D materials and low dimensional materials provides new opportunities and promising applications. This review aims to offer the recent advances in the Janus 2D materials and inside mechanism in 2D Janus vdWs heterostructure from an optoelectronics point of view. Here, the latest progress in the Janus 2D materials including their vdWs heterostructures from the perspective of theoretical prediction, and synthesis techniques is presented. The investigation of their physical optoelectronics properties and optoelectronic device applications is summarized. Finally, the future directions, challenges, and opportunities regarding the research process of Janus 2D materials and their vdWs heterostructure are discussed for designing promising optoelectronic devices.

Azulenoid kekulene-based metallic materials for high performance sodium-ion batteries.