Large piezoelectric coefficients combined with high electron mobilities in Janus monolayer XTeI (X=Sb and Bi): a first-principle study
由于自旋轨道耦合（SOC）和反对称性和面外镜像对称性的缺乏，可以诱导新的电子和压电性能。本文采用密度泛函理论研究了Janus单层XTeI（X=Sb和Bi）的压电性质和载流子迁移率。用广义梯度近似（GGA）和自组织碳（SOC）方法，发现它们是具有Rashba自旋分裂的间接带隙半导体。用密度泛函微扰理论（DFPT）研究了Janus单分子膜XTeI（X=Sb和Bi）的压电张量.由于Janus单层XTeI既不具有反转对称性，又不具有面外镜像对称性，（X=Sb和Bi），可以观察到面内和面外压电效应，并预测了大的压电系数（例如，对于SbTeI，$d_{11}$ =12.95 pm/V，对于BiTeI，$d_{11}$ =8.20 pm/V），其与许多其它二维（2D）材料和其它公知的体压电材料的压电系数相当，甚至更高，特别是对于面外压电系数。在GGA+SOC的情况下，BiTeI的电子迁移率最高可达1319 $\mathrm{cm^2V^{-1}s^{-1}}$ .载流子迁移率在电子和空穴/扶手椅方向和Z字形方向上表现出明显的各向异性。结果表明，拉伸应变可以提高Janus单层XTeI（X=Sb和Bi）的压电系数$d_{11}$.例如，在4%应变下，SbTeI（BiTeI）的$d_{11}$高达20.12 pm/V（11.48 pm/V），而未应变时为12.95 pm/V（8.20 pm/V）。我们…
2019-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity in Two-Dimensional Group III Monochalcogenides
我们发现，几个层相III族单硫族化合物，包括GaAs，GaSe和InSe，是压电的单层形式。第一性原理计算表明，单层GaS、GaSe和InSe的压电系数与早期发现的二维压电材料（如BN和MoS2单层）处于同一数量级.我们的研究扩展了二维压电材料的家族，这表明强的压电响应可以发生在大范围的二维材料与破坏反转对称性。这些二维半导体中压电性和优异的光敏性的共存使得机电和光学传感器能够集成在同一材料平台上。
2015-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric altermagnetism and spin-valley polarization in Janus monolayer $\mathrm{Cr_2SO}$
研究预测Janus单层Cr₂SO为兼具大面外压电性与费米能级附近自旋劈裂的交错磁性半导体，并可通过单轴应变实现自旋和谷极化。
2023-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional Altermagnet with Large Out-of-Plane Piezoelectric Response in Janus V$_{2}$AsBrO Monolayer
基于第一性原理计算预测非对称Janus V₂AsBrO单层为高温交错磁半导体，并揭示其应变可调压谷、压磁及大面外压电响应。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic piezoelectricity in monolayer $\mathrm{XSi_2N_4}$ (X=Ti, Zr, Hf, Cr, Mo and W)
受实验合成的$\mathrm{MoSi_2N_4}$（\textcolor [rgb]{0.00，0.00，1.00}{Science 369，670-674（2020}））的启发，通过密度泛函理论（DFT）研究了单层$\mathrm{XSi_2N_4}$（X=Ti，Zr，Hf，Cr，Mo和W）中的本征压电性。在六种单分子膜中，$\mathrm{CrSi_2N_4}$的压电应变系数$d_{11}$最大，为1.24 pm/V，其次是$\mathrm{MoSi_2N_4}$，为1.15 pm/V。以$\mathrm{MoSi_2N_4}$为例，应用菌株工程对$d_{11}$进行了改良。结果表明，双向拉伸应变能提高$\mathrm{MoSi_2N_4}$的$d_{11}$，在4%的双向拉伸应变下，$d_{11}$比未拉伸应变时提高了10 7%。通过将$\mathrm{MoSi_2N_4}$中的N替换为P或As，可以显著提高$d_{11}$。对于$\mathrm{MoSi_2P_4}$和$\mathrm{MoSi_2As_4}$，$d_{11}$高达4.93 pm/V和6.23 pm/V，这主要是由于较小的$C_{11}-C_{12}$和相对于$\mathrm{MoSi_2N_4}$对压电应力系数$e_{11}$的非常小的负或正离子贡献。这种压电性在单层$\mathrm{XSi_2N_4}…
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric Electrostatic Superlattices in Monolayer MoS$_2$
本文基于第一性原理计算，研究了单层 MoS$_2$ 中由静电势诱导的一维超晶格，发现结构畸变主导的压电耦合效应显著减小带隙并形成色散微带，从而实现对自旋-谷耦合的精细调控。
2024-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Large Out-of-Plane Piezoelectric Effect in Janus Ferromagnetic Semiconductor Monolayer of CrOFBr
本文通过第一性原理计算发现 Janus CrOFBr 单层具有本征铁磁半导体性和显著面外压电效应，其 d31 和 d32 系数分别达 1.21 和 0.63 pm/V，且拉伸应变可进一步增强压电响应，为二维压电自旋电子器件设计提供指导。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Self-Assembled Monolayer Piezoelectrics: Electric-Field Driven Conformational Changes
我们证明了施加的电场会引起寡肽单分子单层的压电畸变。我们在光滑的金表面上沉积了约1.5 nm高的自组装单分子膜。这些单分子膜表现出很强的压电响应，随外加偏压（1-3V）线性变化，使用压电响应力显微镜（PFM）测量。的响应是显着大于控制实验与刚性烷硫醇和相关的表面光谱和理论预测的构象变化，从应用电场。与现有的压电氧化物不同，我们的肽单层具有固有的柔性，易于制造，对齐和图案化而无需极化。
2017-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetism and Piezoelectricity in Stable Transition Metal Silicate Monolayers
具有铁磁性和压电性的二维范德华（2D vdW）材料受到越来越多的关注。尽管到目前为止已经报道了许多2D材料是铁磁性的，但是开发空气稳定且可转移的多铁性vdW材料一直具有挑战性。为了解决这个问题，我们报告了我们的工作，层状过渡金属硅酸盐的高岭石和利扎石的衍生物与过渡金属取代Al $^{3+}$和Mg $^{2+}$网站使用从头计算。使用密度泛函理论（DFT），我们表明这些化合物在不同的O $_2$分压下是稳定的，并且可以使用表面辅助方法合成。我们表明，这些材料具有有限的平面外的压电响应由于缺乏反演对称性，也可以定制为亚铁磁与非零净力矩。
2021-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric quantum spin Hall insulator VCClBr monolayer with pure out-of-plane piezoelectric response
压电量子自旋霍尔绝缘体（piezoelectric quantum spin Hall insulator，PQSHI）是一种将压电与非平凡拓扑绝缘相相结合的二维系统，是探索新型拓扑态、发展高速无耗散电子器件的一个重要方向。在这项工作中，我们预测PQSHI Janus单层VCClBr构造从$\mathrm{VCCl_2}$，这是动态，机械和热稳定。在没有自旋轨道耦合（SOC）的情况下，VCClBr是一种窄禁带半导体，禁带宽度为57 meV，这与狄拉克半金属$\mathrm{VCCl_2}$不同。VCClBr的带隙是由于上下原子层不对称而产生的内建电场所致，$\mathrm{VCCl_2}$的外电场诱导带隙进一步证实了这一点。当包括SOC时，VCClBr的能隙提高到76 meV，这大于室温的热能（25 meV）。VCClBr是一个二维拓扑绝缘体（TI），$Z_2$拓扑不变量和非平凡的一维边缘态证实了这一点.证明了VCClBr的非平凡拓扑性质对应变（双轴和单轴情况）和外部电场具有鲁棒性。由于水平镜像对称性的破坏，当施加双轴或单轴面内应变时，只能观察到面外压电响应。预测的压电应变系数$d_{31}$和$d_{32}$分别为-0.425 pm/V和-0.219 pm/V，高于或与许多二维材料的压电应变系数相比。最后，我们构造了另外两个动力学不稳定的Janus单层VCFBr和VCFCl，它们…
2022-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of intrinsic piezoelectricity, ferromagnetism and nontrivial band topology in Li-decorated Janus monolayer $\mathrm{Fe_2SSe}$ with high Curie temperature
最近，在具有非常高的居里温度（\textcolor [rgb]{0.00，0.00，1.00}{PRL 125，086401（2020）}）的锂修饰的铁基超导体单层材料（LiFeX（X=S，Se和Te））中预测了量子反常霍尔（QAH）绝缘体，其结合了拓扑和铁磁（FM）阶。在单一的二维材料中实现压电性、铁磁性和非平凡能带拓扑的共存，即二维压电量子反常霍尔绝缘体（PQAHI），是一个有趣而有用的研究课题。在这项工作中，二维Janus单层$\mathrm{Li_2Fe_2SSe}$被预测为室温PQAHI，它具有动态，机械和热稳定性。它被预测为没有自旋轨道耦合（SOC）的半狄拉克半金属。结果表明，SOC的引入打开了一个大的非平凡能隙，这意味着非平凡的体拓扑结构（QAH绝缘体），Berry曲率的计算和两个手征边缘态（Chern数C=2）的存在证实了这一点.计算结果表明，单层$\mathrm{Li_2Fe_2SSe}$具有对双轴应变和电子关联的强QAH态。与LiFeX相比，$\mathrm{Li_2Fe_2SSe}$的滑移镜$G_z$消失，这将只引起面外压电响应。计算的单层$\mathrm{Li_2Fe_2SSe}$的平面外$d_{31}$为-0.238 pm/V，与其它2D已知材料的平面外$d_{31}$相当。此外，通过Monte Carlo（MC）模拟预测了很高的居里温度（约1000 K）…
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Janus monolayer ScXY (X$\neq$Y=Cl, Br and I) for piezoelectric and valleytronic application: a first-principle prediction
本研究通过第一性原理预测Janus ScXY单层是兼具动力学、力学和热稳定性的面内压电铁磁半导体，可通过空穴掺杂调控磁化方向获得自发谷极化，为压电和谷电子器件设计提供新方向。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric ferromagnetism in Janus monolayer YBrI: a first-principle prediction
本征铁磁性和压电性的共存，即压电铁磁性（PFM），是发展多功能自旋电子技术的关键。在这项工作中，我们证明了Janus单层YBrI是一个PFM，这是动态，机械和热稳定。采用广义梯度近似+$U$（GGA+ $U$）方法研究了电子相关效应对YBrI物理性质的影响.对于面外磁各向异性，YBrI是铁谷（FV）材料，并且谷分裂在考虑的$U$范围内大于82 meV。在面内电场作用下，可以实现反常谷霍尔效应。然而，对于面内磁各向异性，YBrI是常见的铁磁（FM）半导体。当考虑内禀磁各向异性时，YBrI的易磁化轴总是在面内，磁各向异性能（MAE）从0.309 meV到0.237 meV（$U$ =0.0 eV到3.0 eV）。然而，外加磁场可以将磁化强度从面内方向调整到离面方向，从而导致谷极化的发生。此外，随着镜像对称性破缺的中心对称性的缺失，在YBrI单分子膜的平面和平面外的压电性。在典型的$U$ =2.0 eV时，预测$d_{11}$为-5.61 pm/V，其高于或与其它二维（2D）已知材料相比。通过施加双轴应变可以有效地调节YBrI的电子和压电性质。例如，拉伸应变可以增强谷分裂和$d_{11}$（绝对值）。预测的YBrI的居里温度高于实验合成的二维铁磁材料$\mathrm{CrI_3}$和$\mathrm{Cr_2Ge_2Te_6}$的居里温度。
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Tuning pure out-of-plane piezoelectric effect of penta-graphene: a first-principle study
对于二维（2D）材料，一个纯粹的大的平面外的压电响应，兼容当今的底/顶栅技术，是非常需要的。采用密度泛函理论研究了五元石墨烯（CCC）单分子膜的压电特性。然而，$d_{36}$是非常小的，只有-0.065 pm/V。提出了两种策略，以提高CCC单分子膜的压电性能。首先，在双轴和单轴两种应变条件下，应变的增加量都很小，在双轴应变为-2%（单轴应变为-4%）时，$d_{36}$仅增加了3.1%（13.9%）。其次，用B（C）原子取代五角形$\mathrm{CB_2}$单层（CBB）中的C（B）原子层，得到了一个具有动力学和力学稳定性的Janus五单层（CCB）。幸运的是，CCB单层的纯面外压电效应仍然存在，并表现出带隙。计算的$d_{31}$和$d_{32}$分别为-0.505 pm/V和0.273 pm/V，这比CCC单层的$d_{36}$大得多。CCB单层膜的面外压电性$d_{31}$明显高于许多已知的二维材料。此外，其沿y方向的室温电子迁移率高达8865.23 $\mathrm{cm^2V^{-1}s^{-1}}$。我们的工作提供了一种新的方法来实现纯粹的离面压电效应，这是非常理想的压电器件。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large in-plane negative piezoelectricity and giant nonlinear optical susceptibility in elementary ferroelectric monolayers
本研究通过计算发现畸变α-Bi单质铁电单层具有大的面内负压电性，其源于柱间滑动的屈曲铁电机制，且拉伸/压缩应变可分别调控其铁电翻转能垒与非线性光学响应，相关机制可推广至其他单质铁电单层。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal InOI monolayer: a 2D phase-change material combining topological insulator states and piezoelectricity
本文通过第一性原理计算提出六方InOI单层作为二维相变材料，其T′到T相变势垒适中（72.1 meV），且可通过应变调控电子转变，兼具压电响应和光吸收调谐，适用于非易失存储和自旋电子学器件。
2025-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric ferromagnetism in two dimensional FeCl$_2$
我们预测单层FeCl $_2$是一个二维压电铁磁体（PFM），具有易磁化轴磁性，居里温度为260 K。我们的从头计算结合数据挖掘揭示2 H-FeCl $_2$作为唯一的易轴二维单层PFM，其磁各向异性增加了许多倍，适度的空穴掺杂。我们开发了一种基于磁各向异性能量密度的分析，解释了FeCl $_2$以及VSe $_2$和CrI $_3$的磁和掺杂依赖行为，并且可以实现未来2D磁有序材料的设计。
2022-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Structure effect on intrinsic piezoelectricity in septuple-atomic-layer $\mathrm{MSi_2N_4}$ (M=Mo and W)
最近实验合成的单层$\mathrm{MoSi_2N_4}$和$\mathrm{WSi_2N_4}$（\textcolor [rgb]{0.00，0.00，1.00}{Science 369，670 - 674（2020}））缺乏反转对称性，这允许它们变成压电的。本文采用从头计算方法研究了七原子层$\mathrm{MSi_2N_4}$（M = Mo和W）的结构效应对本征压电性的影响，并考虑了六种空间群相同的结构（$α_i$（$i$ = 1~6）），发现$\mathrm{MSi_2N_4}$（M = Mo和W）和$α_i$（$i$ = 1~6）都是间接带隙半导体.计算结果表明，$\mathrm{MoSi_2N_4}$和$\mathrm{WSi_2N_4}$单分子膜对压电应变和应力系数具有相同的结构依赖性（$d_{11}$和$e_{11}$），以及离子和电子对$e_{11}$的贡献。最后，我们研究了单层$\mathrm{MA_2Z_4}$的本征压电性（M = Cr、Mo和W; A = Si和Ge; Z = N和P）与$α_1$和$α_2$相的混合物除了$\mathrm{CrGe_2N_4}$之外，因为它们都是半导体，并且它们在$α_1$和$α_2$相之间的形成顺序非常接近。最重要的结果是含P原子的单层$\mathrm{MA_2Z_4}$比含N原子的单层具有更强的压电极化。$\mathrm…
2020-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Reversed Piezoelectric Response in Elemental Sb and Bi Monolayers
本文通过第一性原理计算揭示 Sb 单层呈负压电响应而 Bi 单层呈正压电响应，并阐明其源于共价/离子键合差异、孤对电子与 Born 有效电荷不同所导致的内应变项差异。
2023-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Emergent Multifunctionality in Two-Dimensional Janus VSBrI Monolayer: A Study of Multiferroicity, Magnetoelectricity, and Piezoelectricity
基于第一性原理计算，提出Janus VSBrI单层兼具铁磁与铁电特性，具备优异的磁各向异性能与压电系数，且双轴拉伸应变可增强铁电相稳定性，在压电与自旋电子器件中极具应用潜力。
2024-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Multifunctional Response in Monolayer Fe3O4 via Zr Adsorption: From Half-Metallicity to Enhanced Piezoelectricity
通过Zr吸附调控单层Fe3O4的磁性、光学和压电性能，实现多功能响应增强。
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Flexoelectric and piezoelectric coupling in a bended MoS$_2$ monolayer
低维（LD）过渡金属二硫属化物（TMD）以纳米片的形式，由一层或多层组成，是密集的基础和应用研究的主题。由于尺寸引起的从大块到纳米级的转变，它们可以是非极性的，压电的甚至是铁电的。此外，就电子性质而言，它们可以是直接带半导体、半金属甚至金属。LD-TMD中的电子性质的调谐通常与施加的应变和应变梯度有关，这可以通过压电和挠曲电耦合强烈地影响它们的极性性质。采用密度泛函理论（DFT）和唯象Landau方法，研究了2 H-MoS $_2$单分子膜的弯曲结构，分析了其挠曲电和压电性能.计算了材料的偶极矩、应变和应变梯度随层内坐标的变化关系。从这些依赖性的组件的flexoelectric和压电张量已被确定和分析。所得结果对LD-TMD在应变工程和柔性电子学中的应用具有指导意义。
2021-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Magnetoelectric Multiferroic Janus Monolayers VOXY(X/Y = F, Cl, Br, or I, and X$\not=$Y) with in-plane ferroelectricity and out-of-plane piezoelectricity
本文通过打破 VOX₂ 的面外对称性设计并预测 VOXY Janus 单层，比较其结构、磁性、铁电及压电性质，发现四种材料具有显著面外压电极化。
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant Piezoelectricity in Monolayer Group IV Monochalcogenides: SnSe, SnS, GeSe and GeS
我们预测了本征单层IV族单硫族化合物（MX，M=Sn或Ge，X=Se或S），包括SnSe，SnS，GeSe和GeS中巨大的压电效应。使用基于现代极化理论的第一性原理模拟，我们发现它们的特征压电系数比其他二维材料，如MoS2和GaSe，以及工业上广泛使用的块状石英和AlN大两个数量级。这种增强是由于独特的“起皱”C2v对称性和较弱的化学键单层IV族单硫族化合物。鉴于在单分子膜制造方面取得的实验进展，它们的柔性特性和承受巨大应变的能力，这些具有巨大压电效应的2D结构可能有希望用于广泛的应用，例如纳米尺寸的传感器、压电电子学和便携式电子设备中的能量收集。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Prediction of intrinsic ferroelectricity and large piezoelectricity in monolayer arsenic chalcogenides
表现出自发电极化的强度的二维材料是功能材料的显著兴趣。然而，尽管理论上预测了许多二维极性材料，但实验证实的二维铁电体的数量仍然远远少于体铁电体。我们提供了强有力的证据表明，Pmn 2 $_1$相的砷硫属化物作为$_2$ X $_3$（X=S，Se，和Te），其中包括最近孤立的单层雌黄，是本征铁电体，并表现出很强的面内压电性。我们发现，计算的能量势垒集体扭转的电极化的强度或移动180 $^\circ$域壁是合理的，以前报道的铁电体相比。我们提出了一个高对称结构（Pmmn空间群）转变为铁电Pmn2 $_1$相的软B $_{2u}$声子模式。通过研究其他软模式的高对称性Pmmn结构，我们确定了几个未被发现的亚稳多晶型，包括极性相（与P2 $_1$空间群）具有相当大的压电性。
2020-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Intrinsic room-temperature piezoelectric quantum anomalous hall insulator in Janus monolayer $\mathrm{Fe_2IX}$ (X=Cl and Br)
具有压电性、拓扑性和铁磁性（FM）阶的二维（2D）材料，即2D压电量子反常霍尔绝缘体（PQAHI），可能为实现新的物理和应用开辟新的机会。本文通过第一性原理计算，预测了一类具有动态、机械和热稳定性的二维Janus单分子层$\mathrm{Fe_2IX}$（X=Cl和Br）为室温PQAHI。在没有自旋轨道耦合（SOC）时，单层$\mathrm{Fe_2IX}$（X=Cl和Br）是半狄拉克半金属态.当包括SOC时，这些单层成为具有相当大的间隙（超过200 meV）和两个手性边缘模式（陈数C=2）的量子反常霍尔（QAH）状态。研究还发现，单层$\mathrm{Fe_2IX}$（X=Cl和Br）具有强大的QAH状态对双轴应变。通过对称性分析，发现基面内的单轴应变只能引起平面外的压电响应。计算出的$\mathrm{Fe_2ICl}$的平面外$d_{31}$（$\mathrm{Fe_2IBr}$）为0.467 pm/V（0.384 pm/V），其高于或与其它2D已知材料的平面外$d_{31}$相当。同时，利用Monte Carlo（MC）模拟，估算了单层$\mathrm{Fe_2ICl}$ / $\mathrm{Fe_2IBr}$在FM基态的居里温度$T_C$为429/403 K，高于室温。最后，研究了电子关联与非平凡能带拓扑的相互作用，证实了QAH态的鲁棒性。压电性、拓扑性和FM阶数的结合使…
2021-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A possible way to achieve anomalous valley Hall effect by piezoelectric effect in $\mathrm{GdCl_2}$ monolayer
铁谷材料可以通过其固有的铁磁性引入的固有自发谷极化来实现谷自由度的操纵。一种好的铁谷材料应该具有垂直磁各向异性（PMA）、谷点处的价带最大值（VBM）/导带最小值（CBM）、强铁磁（FM）耦合和适当的谷分裂。在这项工作中，单层$\mathrm{GdCl_2}$提出作为一个潜在的候选材料的valleytronic应用的第一性原理计算。证明了单层$\mathrm{GdCl_2}$是一种FM半导体，其易磁化轴沿面外方向，具有很强的FM耦合。由于其固有的铁磁性和自旋轨道耦合（SOC），产生了一个自发的谷极化与谷分裂为42.3 meV。尽管无应变单层$\mathrm{GdCl_2}$的VBM远离谷点，但很小的压应变（约1%）就能使VBM向谷点移动。提出了一种利用压电效应而不是外加电场在单层$\mathrm{GdCl_2}$中实现反常谷霍尔效应的可能途径，即压电反常谷霍尔效应（PAVHE）。这种现象可以归类为压电谷电子学，类似于压电电子学和压电光电子学。唯一的独立压电应变系数$d_{11}$为-2.708 pm/V，这与经典的块状压电材料$α$ -石英的压电应变系数（$d_{11}$ =2.3 pm/V）相当。考虑了双轴面内应变和电子关联效应，证实了我们结果的可靠性。最后，单层$\mathrm{GdF_2}$被预测为铁谷材料，具有动态和机械稳定性，PMA，在谷点的VBM，强FM耦合，谷分裂为4…
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Integration of promising piezoelectric and photocatalytic properties in Janus In$XY$ ($X$ = S, Se, Te; $Y$ = Cl, Br, I) monolayers and their heterojunctions
本研究通过第一性原理计算发现Janus InXY单层具有优异压电性和光催化性，并构建InSI/InSeBr异质结实现高效Z型水分解。
2025-09-12 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on physical properties of a single ZnO monolayer with graphene-like structure
通过第一性原理计算，研究了具有类石墨烯结构的单层ZnO（SZOML）的弹性、压电、电子和光学性质。声子色散曲线包含三个声学分支和三个光学分支。在$Γ$点，面外声学模式具有渐近行为$ω(q)=Bq^2$，其中$B=1.385 \times 10^{-7}$ m $^2$ /s，而两个面内声学模式具有声速$2.801$ km/s和$8.095$ km/s;其他三个光学模式具有频率250 cm $^{-1}$，566 cm $^{-1}$和631 cm $^{-1}$。弹性和压电常数从弛豫离子模型获得。研究发现，SZOML比石墨烯柔软得多，但它是一种压电材料。电子带隙为3.576 eV，这意味着SZOML是宽带隙半导体。在线性光谱中存在许多峰，其中在3.58 eV处的第一个峰对应于SZOML的带隙。
2010-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Exceptional piezoelectricity, high thermal conductivity and stiffness and promising photocatalysis in two-dimensional MoSi2N4 family confirmed by first-principles
化学气相沉积最近被用于制造厘米级高质量单层MoSi 2N 4（Science; 2020;369; 670）。受这一令人兴奋的实验进展的启发，本文中，我们进行了广泛的基于第一性原理的模拟，以探索MA 2 Z4（M = Cr，Mo，W; A = Si，Ge; Z = N，P）单分子膜的稳定性，机械性能，晶格热导率，压电和挠曲电响应，以及光催化和电子特性。所考虑的纳米片被发现表现出动态稳定性和显着高的机械性能。此外，它们表现出不同的电子性质，从反铁磁金属半金属和半导体的带隙范围从0.31至2.57 eV。在所研究的纳米片中，MoSi 2N 4和WSi 2N 4单层产生适当的带边位置，高的电子和空穴迁移率，以及强的可见光吸收，在光电子学和光催化水分解中具有很好的应用前景。MoSi 2N 4和WSi 2N 4单层也被预测显示出非常高的晶格热导率，分别为440和500 W/mK。我们首次表明，在小型超晶胞上训练的机器学习原子间势可以用来研究复杂结构的挠曲电和压电特性。作为最令人兴奋的发现，WSi 2N 4，CrSi 2N 4和MoSi 2N 4被发现表现出最高的压电系数，优于所有其他已知的2D材料。我们的研究结果强调，MA 2 Z4纳米片不仅毫无疑问优于过渡金属二硫属化物家族，而且可以与石墨烯竞争纳米电子，光电，能量存储/转换和热管理系统的应用。
2020-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Metastable piezoelectric group IV monochalcogenide monolayers with a buckled honeycomb structure
12个二维IV族单硫族化合物单层（SiS，SiSe，SiTe，GeS，GeSe，GeTe，SnS，SnSe，SnTe，PbS，PbSe和PbTe）具有屈曲的蜂窝状原子结构-属于对称群P3 m1-和面外本征电极化的强度被证明是亚稳态的三个独立的方法。首先，我们发现了一个低屈曲蜂窝结构的低能量Pnm 2 $_1$（或Pmmn的PbS，PbSe，和PbTe）相估计{ \em能量障碍} $E_B$，必须克服在这种结构转换的协调保持结构转换。利用局部极小值的曲率和$E_B$作为Kramers逃逸公式的输入，发现了大的逃逸时间，这意味着屈曲蜂窝相的结构亚稳性（然而，除了PbS和PbSe，这些相显示的逃逸时间从700年到宇宙年龄的数倍不等，并且只能在相对意义上被认为是“稳定”的）。第二个证明是由声子色散关系，包括长程库仑力的影响，并显示没有负的振动模式。第三和最后的结构亚稳性的演示提供了室温{ \em从头计算}分子动力学为选定的化合物。电子带隙的大小随化学成分而变化。不同于其他二元二维化合物，如过渡金属二硫属化物单层和六方氮化硼单层，只开发一个平面内的压电响应，12个IV族单硫属化物单层与屈曲蜂窝结构也显示出平面外的压电性能。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible way to achieve anomalous valley Hall effect by tunable intrinsic piezoelectric polarization in FeO$_2$SiGeN$_2$ monolayer
本文通过第一性原理研究FeO$_2$SiGeN$_2$单层，发现其兼具约120 meV谷极化与面内压电极化，并揭示电子关联和应变可调控铁谷到量子反常霍尔相的相变，为压电反常谷霍尔效应提供新途径。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Topological Phase Transitions in a Piezoelectric Janus Monolayer
本研究通过第一性原理计算发现三种压电Janus单层MAlGaTe₄可通过应变调控实现丰富的拓扑与电子相变，为低功耗拓扑器件提供了新型材料平台。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity in monolayer hexagonal boron nitride
本研究通过静电力显微镜实验证实了单层六方氮化硼的压电性，并发现双层及块体材料中无此效应，为新型机电和可拉伸光电器件提供了候选材料。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Correlation-driven threefold topological phase transition in monolayer $\mathrm{OsBr_2}$
自旋轨道耦合（SOC）结合电子关联可以诱导拓扑相变，产生新的电子态。在这里，我们调查的SOC相结合的相关效应对单层$\mathrm{OsBr_2}$的物理性质的影响，基于第一性原理计算与广义梯度近似加上$U$（GGA+ $U$）的方法。在本征面外磁各向异性的情况下，随着$U$的增加，$\mathrm{OsBr_2}$经历了三重拓扑相变，并且可以诱导谷极化量子反常霍尔绝缘体（VQAHI）到半谷金属（HVM）到铁谷绝缘体（FVI）到HVM到VQAHI到HVM到FVI的转变。这些拓扑相变与$d_{xy}$ / $d_{x^2-y^2}$和$d_{z^2}$轨道之间的符号可逆Berry曲率和能带反转有关。由于$\bar{6}m2$对称性，$\mathrm{OsBr_2}$的压电极化被限制在平面内扶手椅方向，并且只有一个$d_{11}$是独立的。对于给定的材料，相关强度应该是固定的，并且$\mathrm{OsBr_2}$可以是压电VQAHI（PVQAHI）、压电HVM（PHVM）或压电FVI（PFVI）。通过反转Os原子的磁化强度可以翻转谷极化，通过将面外磁化强度调整为面内磁化强度可以抑制铁谷（FV）和非平凡拓扑性质.在所考虑的合理$U$范围内，估算的居里温度均高于室温。我们的研究结果提供了对$\mathrm{OsBr_2}$可能的电子态的全面理解，并证实了强SOC结合电子关联可以诱导多量子…
2022-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Multifunctionality in Janus CrMCN4 (M = Si/Ge) Monolayers: Valleytronic Physics, Piezoelectric Response, and Photocatalytic Potential
University of Rajshahi（拉杰沙希大学）
该研究通过第一性原理计算，揭示了Janus CrSiCN4和CrGeCN4单层的谷电子学、压电及光催化特性，表明组分和应变可调控其性能，为多功能纳米器件设计提供了依据。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Outstandingly high thermal conductivity, elastic modulus, carrier mobility and piezoelectricity in two-dimensional semiconducting CrC2N4: A first-principles study
单层MoSi 2N 4的实验实现是二维（2D）材料领域的最新突破性进展之一。受此启发，本文采用第一性原理计算研究了MC_2N_4（M= Cr，Mo，W，V，Nb，Ta，Ti，Zr，Hf）单分子膜的稳定性.所获得的结果证实了MC 2N 4（M= Cr，Mo，W，V）纳米片的理想的热，动力学和机械稳定性。有趣的是，CrC 2N 4，MoC 2N 4和WC 2N 4单层被发现是半导体，带隙分别为2.32，2.76和2.86 eV，使用HSE 06功能，而VC 2N 4晶格显示金属性质。CrC 2N 4单层的直接带隙半导体性质导致可见光的优异吸收。CrC 2N 4纳米片的弹性模量和拉伸强度被预测为非常高，分别为676和54.8 GPa。基于Boltzmann输运方程的迭代解，预测CrC 2N 4单层的室温晶格热导率为350 W/mK，是二维半导体中最高的。CrC_2N_4和WC_2N_4晶格也表现出非常高的压电系数。这项研究介绍了CrC 2N 4纳米片作为一种新型的2D半导体，具有非常高的机械强度，热导率，载流子迁移率和压电系数。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large spin splitting and piezoelectricity in a two-dimensional topological insulator Al$_2$SbBi with double-layer honeycomb structure
本文通过第一性原理计算提出Janus双层蜂窝结构单层Al$_2$SbBi，其为带隙约0.2 eV的非平凡拓扑绝缘体，具有大自旋劈裂和压电性，压电系数d$_{11}$=7.97 pm/V，d$_{31}$=0.33 pm/V，可用于自旋电子和压电器件。
2023-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Predicted Janus SnSSe monolayer: a comprehensive first-principle study
Janus结构将不同过渡金属二硫属化物（TMD）的性质结合在一种极性材料中，由于其特殊的结构和在电子学、光电子学和压电学中的潜在应用，引起了人们越来越多的研究兴趣。利用第一性原理计算预测了SnSSe单分子膜的动力学和力学稳定性。采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法，研究了Janus SnSSe单分子层的间接带隙半导体性质，发现其带隙可以通过应变来调节. SnSSe单层膜具有较高的载流子迁移率，空穴迁移率高于电子迁移率。对于SnSSe单分子膜，基底平面中的单轴应变可以诱导强的面内和弱得多的面外压电极化，这揭示了作为压电二维（2D）材料的潜力。在可见光区观察到高的吸收系数，表明潜在的光催化应用。计算结果表明，SnSSe单层具有非常高的功率因数，使其成为一个有前途的候选热电应用。我们的工作表明，Janus SnSSe结构可以制造具有独特的电子，光学，压电和输运性能，并可以激发相关的实验工作。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Data-driven discovery of high performance layered van der Waals piezoelectric NbOI2
使用高通量的第一性原理计算，以寻找具有最大的压电应力系数的层状范德华材料，我们发现NbOI2是2940单层筛选之一。NbOI2的压电性能与厚度无关，并且其接近1的机电耦合因子是电能和机械能之间的最佳相互转换的标志。激光扫描振动计的研究散装和少层NbOI2晶体验证其巨大的压电响应，这超过了内部参考，如In2Se3和CuInP2S6。此外，我们提供的见解NbOX2（X = Cl，Br，I）的反相关的压电和铁电响应的原子起源，在这些材料中的键共价和结构扭曲的基础上。我们发现NbOI2在二维材料中具有最大的压电应力系数，这就要求开发基于NbOI2的柔性纳米压电器件。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Acoustic phonon limited mobility in two-dimensional semiconductors: Deformation potential and piezoelectric scattering in monolayer MoS2 from first principles
利用Boltzmann方程和声学电子-声子（el-ph）相互作用的第一性原理计算，对温度T < 100 K和高载流子密度下n掺杂二维MoS 2中的声学声子有限迁移率进行了理论研究.结合连续介质弹性模型，建立了变形势与压电相互作用的解析表达式和耦合强度。此外，我们表明，变形势相互作用的贡献，从正常和umklapp过程，后者的贡献只有微弱的影响，载流子屏蔽。因此，计算出的迁移率显示出从高温μT^{-1}行为到低温Bloch-Gruneisen区域中更强的μT^{-4}行为的转变，该区域是未屏蔽变形势散射的特征。在T < 10 K和高载流子密度（n > 10^{11} cm^{-2}）下，本征迁移率预计超过10^5 cm ^2 V^{-1} s^{-1}。在100 K时，迁移率不超过~7 x 10^3 cm 2 V^{-1} s^{-1}。我们的研究结果提供了新的和重要的理解声学el-ph相互作用和它的屏蔽自由载流子，并在一般的声学声子有限迁移率的理解是高度相关的。
2013-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excellent Thermoelectric and Piezoelectric Properties of Differently Stacked Layers of Two-Dimensional Transition Metal Dinitride HfN2
二维（2D）过渡金属二氮化物（HfN 2）的光电、压电和热电性能已被研究。采用密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程对HfN 2的单层和双层结构进行了研究。具有不同堆积层（AA和AB）的HfN 2双层膜显示出不同的电子性质。该材料的光学性质表明它在紫外（UV）区是非常好的吸收剂，因此可以用作UV光电探测器和光伏器件中的吸收层。该材料的压电性能也表现出良好的行为，双层的压电应力和应变张量分别为8.97*（10）^（-10）C/m和12.59 pm/V。AB叠层的压电张量最大。在900 K的ZT值为0.8也是最高的双层AB堆叠HfN 2。该材料的压电和热电参数的这些高值表明该材料将是作为热电能量收集装置以及机械应力传感器或致动器的极好选择。
2020-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast exciton relaxation in monolayer transition metal dichalcogenides
我们研究了一种机制，激子进行超快弛豫在常见的单层过渡金属dichalcogenides。结果表明，在密度为$\approx$ 1 $\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-2}$和温度为$ \le 60$ K时，在已知的单分子膜（MoS $_2$，MoSe $_2$，WS $_2$和WSe $_2$）中激子以点状无结构电子空穴准粒子的形式存在.我们评估激子能量弛豫的平均速率，由于声学声子通过变形势和压电耦合机制，并检查激子波函数的传播到垂直于单层平面的区域的效果。结果表明，激子弛豫速率随激子温度的升高而增大，随晶格温度的升高而减小。当计算外推到室温时，与现有的实验数据得到了很好的协议。一个统一的方法，考虑到变形势和压电耦合机制表明，激子弛豫引起的声子是显着的缺陷辅助散射和捕获激子的表面态在单层过渡金属二硫属化物。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicted septuple-atomic-layer Janus $\mathrm{MSiGeN_4}$ (M=Mo and W) monolayers with Rashba spin splitting and high electron carrier mobilities
Janus二维材料由于其离面非对称性而具有独特的性质，引起了人们的广泛关注。在这项工作中，通过第一性原理计算在新的2D $\mathrm{MA_2Z_4}$家族中预测Janus单层，其中$\mathrm{MoSi_2N_4}$和$\mathrm{WSi_2N_4}$已经在实验中合成（\textcolor [rgb]{0.00，0.00，1.00}{Science 369，670-674（2020）}）。预测的$\mathrm{MSiGeN_4}$（M=Mo和W）单分子膜具有动态、结晶和机械稳定性，是间接带隙半导体。自旋轨道耦合（SOC）的包含引起的Rashba型自旋分裂，这是观察到的价带，是不同于常见的导带。计算结果表明，谷极化的导带的边缘，由于SOC连同反转对称性破缺。发现$\mathrm{MSiGeN_4}$（M=Mo和W）单分子膜具有高的电子迁移率。当在基底平面施加单轴应变时，可以观察到面内和更弱的面外压电极化。Janus $\mathrm{MSiGeN_4}$（M=Mo和W）单层的压电应变系数$d_{11}$的值落在$\mathrm{MSi_2N_4}$（M=Mo和W）和$\mathrm{MGe_2N_4}$（M=Mo和W）单层的压电应变系数$d_{11}$的值之间，如预期的。结果表明，应变可以调谐价带顶和导带底的位置，增强压应变引起的导带会聚强度。拉伸双轴应变能提高$\m…
2020-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Valley polarization transition driven by biaxial strain in Janus $\mathrm{GdClF}$ monolayer
晶体中载流子的谷自由度有利于信息处理和逻辑运算，实现谷极化是谷应用的关键因素。在这里，我们提出了一个模型，谷极化转变在不同的谷点（-K和K点）是由双轴应变产生的。通过第一性原理计算，我们用Janus $\mathrm{GdClF}$单分子层的具体例子来说明我们的想法。预测的$\mathrm{GdClF}$单层具有动态、机械和热稳定性，并且是一种铁磁（FM）半导体，具有垂直磁各向异性（PMA）、谷点处的价带最大值（VBM）和高居里温度（$T_C$）。由于其固有的铁磁性和自旋轨道耦合（SOC），将诱导自发谷极化，但谷分裂仅为-3.1meV，这提供了通过应变在不同谷点实现谷极化转变的机会。在所考虑的应变范围内（$a/a_0$：0.94 $\sim$ 1.06），应变GdClF单层膜始终具有带隙、强FM耦合和PMA。压应变有利于-K谷极化，而张应变有利于K谷极化。在0.96和1.04应变下对应的谷分裂分别为-44.5meV和29.4meV，高于室温下的热能（25 meV）。由于特殊的Janus结构，可以观察到平面内和平面外的压电极化。结果表明，铁谷材料的面内压电极化方向可以被应变翻转，在0.96和1.04应变下的$d_{11}$分别为-1.37 pm/V和2.05 pm/V。
2021-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large Bulk Piezophotovoltaic Effect of Monolayer $2H$-MoS$_2$
非中心对称材料中的体光伏效应是一种有趣的物理现象，具有高效能量收集的潜力。本文研究了过渡金属二硫属化物MoS $_2$的位移电流体光伏效应。我们提出了一种简单的自动化方法来指导材料设计，并使用它来揭示单层$2H$ -MoS $_2$的失真，这大大提高了集成的移位电流。使用这种失真，我们表明，在布里渊区的位移矢量的分布（一个量测量在激发过程中的相干波包的真实空间中的净位移）和过渡强度的重叠是至关重要的增加移位电流。该畸变图案与材料极化有关，并且可以通过施加电场经由逆压电效应来实现。这一发现表明了一种额外的方法来设计材料的移位电流响应，以增强先前报道的使用机械应变的方法。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Bi2O2Se(Te) Monolayer: Realizing Ultra-High Carrier Mobility and Giant Electric Polarization in Two-Dimension
在这里，我们已经确定了单层相的Bi 2 O2 Se作为一个有前途的二维半导体超高载流子迁移率和巨大的电极化的强度。由于强烈的重建起源于层间的静电力，我们已经应用结构预测算法来探索具有最低总能量的Bi 2 O2 Se单层的晶体几何形状。考虑到Se和Te属于同一族，基于类似的方案，我们也研究了Bi_2 O_2 Te单层膜。进一步的计算表明，单层相保持了较高的载流子迁移率，并且适度的带隙将导致在可见光区的强光吸收。特别是Bi 2 O2 Te中的电子迁移率在室温下可高达3610 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），几乎是传统过渡金属二硫属化物（TMD）族的10倍。由于其强的结构各向异性，还显示出显著的自发面内和面外电极化的强度以及显著的压电性能，使其在光伏太阳能电池、光电材料和场效应晶体管等领域具有广阔的应用前景。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Janus Si dichalcogenides: A first-principles study
强结构不对称性在二维（2D）材料中被积极探索，因为它可以产生许多有趣的物理性质。受最近单层$\mathrm{Si_2Te_2}$合成的启发，我们探索了一类二维材料，称为Janus Si二硫属元素（JSD），其与Janus过渡金属二硫属元素平行，并表现出更强的反转不对称性。使用第一性原理计算，我们证明了这些材料的优异的稳定性。我们发现，它们强烈的结构不对称性导致显着的内禀极性场，相当大的自旋分裂，由于自旋轨道耦合，和大的压电响应。自旋劈裂涉及面外分量，这超出了线性Rashba模型。压电张量在面内$d_{11}$系数和面外$d_{31}$系数中均具有较大的值，使得单层JSD在现有的2D压电体中与众不同。此外，我们发现有趣的应变诱导相变在这些材料。特别地，在导带中存在多个谷，它们竞争导带最小值，这将导致应变下光学和输运性质的显著变化。我们的工作揭示了一个新的家庭的硅基二维材料，这可能会发现有前途的应用在自旋电子和压电器件。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of intrinsic piezoelectricity and ferromagnetism induced by small biaxial strain in septuple-atomic-layer $\mathrm{VSi_2P_4}$
与实验合成的$\mathrm{MoSi_2N_4}$具有相同结构的七原子层$\mathrm{VSi_2P_4}$被预测为无自旋带隙半导体（SGS）。在这项工作中，双轴应变被施加到$\mathrm{VSi_2P_4}$的电子性质的调整，它跨越了广泛的性质时，增加应变从铁磁金属（FMM）到SGS到铁磁半导体（FMS）到SGS到铁磁半金属（FMHM）。由于反转对称性破缺，在0 ~ 4%的应变范围内，FMS $\mathrm{VSi_2P_4}$可以实现铁磁和压电的共存。计算得到的1%、2%和3%应变下的压电应变系数$d_{11}$分别为4.61 pm/V、4.94 pm/V和5.27 pm/V，均大于或接近体相压电材料的典型值5 pm/V。最后，与$\mathrm{VSi_2P_4}$类似，可以通过$\mathrm{VSi_2N_4}$单层中的应变实现压电性和铁磁性的共存。我们的工作表明FMS相的$\mathrm{VSi_2P_4}$具有固有的压电性能，在自旋电子器件中具有潜在的应用。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity of Atomically Thin WSe2 via Laterally Excited Scanning Probe Microscopy
奇数层二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）如WSe 2的晶格是非中心对称的，因此可以具有线性压电性，这对于诸如纳米机电系统（NEMS）和纳米发电机的应用是有吸引力的。然而，测量2D TMD的机电耦合是相当具有挑战性的，因为其D3 h点群对称性使得传统的压电响应力显微镜（PFM）不适用。在这里，我们开发了一种横向激励扫描探针显微镜（SPM）技术，使映射的压电响应原子级薄WSe 2直接在基板上具有高的空间分辨率。平面电极用于激发压电振动，同时对WSe 2施加各向异性面内机械约束，导致由于泊松效应而产生的面外变形，该面外变形可以通过SPM探针测量。使用这种技术，我们表明，WSe 2单层和三层表现出较强的机电响应线性所施加的激励偏置，是从基板不同，而WSe 2双层显示可忽略不计的机电响应预期。的有效压电系数估计为5.2 pm/V的测量，与理论预测一致。该方法可以方便地应用于具有相似对称性的各种二维材料。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of two-dimensional piezo-photocatalytic materials for hydrogen production
低维过渡金属二硫属化合物（TMDC）具有良好的光催化性能和可调谐性。在这项工作中，使用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理模拟，我们表明，外部电偏压可以进一步提高光催化制氢效率的六个AB $_{2}$（A=Mo，W和B=S，Se，Te）TMDC单层利用其压电响应。特别地，当受到适量的电诱导拉伸双轴应变时，大多数TMDC单分子膜变成潜在的理想的光催化剂朝向析氢反应（HER）。在TMDC单层上引入拉伸双轴应变的有益效果不仅限于带隙的减小和带边位置的适当调整，而且还以明显有利于HER反应的方式修改H吸附自由能。
2022-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Janus monolayer TaNF: a new ferrovalley material with large valley splitting and tunable magnetic properties
基于第一性原理计算，预测新型Janus TaNF单层具有大本征谷劈裂、高压电性和高居里温度，并可通过双轴应变调控带隙、谷劈裂和磁各向异性能，适用于高温自旋电子学与谷电子学器件。
2023-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Tuning transport coefficients of monolayer $\mathrm{MoSi_2N_4}$ with biaxial strain
实验合成的$\mathrm{MoSi_2N_4}$（\textcolor [rgb]{0.00，0.00，1.00}{Science 369，670-674（2020）}）是压电半导体。本文利用密度泛函理论（DFT）系统地研究了大双轴（各向同性）应变（0.90 ~ 1.10）对单层$\mathrm{MoSi_2N_4}$电子结构和输运系数的影响。随着$a/a_0$从0.90增加到1.10，能带隙先增大后减小，这是由于导带底（CBM）的转变。计算结果表明，在所考虑的应变范围内，$\mathrm{MoSi_2N_4}$单层膜是机械稳定的。结果表明，自旋轨道耦合效应对Seebeck系数的影响与应变有关。在无应变的$\mathrm{MoSi_2N_4}$中，SOC对Seebeck系数的影响可以忽略。然而，当施加应变（例如0.96应变）时，SOC会对Seebeck系数产生重要影响。压应变可以改变导带极值的相对位置和数目，从而增强导带的收敛强度，有利于n型$ZT_e$的形成。只有约0.96菌株能有效提高n型$ZT_e$。我们的工作表明，应变可以有效地调整单层$\mathrm{MoSi_2N_4}$的电子结构和输运系数，并可以激发进一步的实验探索。
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Controllable Topological Insulator Phases in Litharge-phase InBi Monolayer
本文基于第一性原理研究InBi单层，发现通过原子替换、施加电场或机械应变可将其从平庸绝缘体驱动至拓扑绝缘体相，为调控非平庸拓扑提供了实验可行的途径。
2023-07-02 cond-mat.mtrl-sci
