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
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
Huge out-of-plane piezoelectric response in ferromagnetic monolayer NiClI
二维（2D）材料中压电和铁磁（FM）有序的组合，即2D压电铁磁性（PFM），可能为新型器件应用开辟前所未有的机会。在这里，我们预测一个平面FM半导体Janus单层NiClI具有相当大的磁各向异性能（MAE）为1.439毫电子伏，表现出动态，机械和热稳定性。NiCl单层具有与$\mathrm{MoS_2}$相当的更大的面内压电性（$d_{11}$ $=$ 5.21 pm/V）。此外，NiClI具有巨大的面外压电性（$d_{31}$ $=$ 1.89 pm/V），这对于压电器件应用是高度期望的。证明了巨型离面压电对电子相关的鲁棒性，从而证实了巨型$d_{31}$的可靠性。最后，与NiCl I类似，在NiClBr和NiBrI的Janus单层中也可以实现具有大的面外压电性的PFM，预测的$d_{31}$分别为0.73 pm/V和1.15 pm/V。预测的巨大的面外压电响应使得Janus单层NiCl I成为多功能半导体自旋电子应用的良好平台，这也与传统半导体纳米电子器件的底/顶栅技术兼容。
2022-04-14 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
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
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
High flexoelectric constants in Janus transition-metal dichalcogenides
由于其机械刚度和柔性的组合，二维（2D）材料作为潜在的机电材料受到了极大的关注。挠曲电性是应变梯度和极化之间的机电耦合。与仅存在于非中心对称材料中的压电性不同，挠曲电理论上存在于所有介电材料中。然而，大多数关于2D材料的机电能量转换潜力的工作都集中在它们的压电行为和特性上，而不是挠曲电行为和特性。在目前的工作中，我们表明，存在于单层Janus过渡金属二硫属化物（TMDC）的固有结构不对称性，使显着的挠曲电性能。我们使用最近开发的电荷偶极模型与经典的分子动力学模拟耦合报告这些挠曲电性能。通过采用一个规定的弯曲变形，我们直接计算的挠曲电常数，同时消除了压电的贡献的极化。我们发现，Janus TMDC的挠曲电响应是正相关的，其初始程度的不对称性，这有助于更强的$σ-σ$相互作用的初始程度的不对称上升。此外，由于$π-σ$耦合，Janus TMDC中跨原子的高电荷转移导致更大的电场。发现这些增强的$σ-σ$和$π-σ$相互作用导致Janus TMDC的挠曲电系数比传统TMDC例如MoS $_{2}$高几倍，其挠曲电常数已经比石墨烯大十倍。
2022-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer polar metals with large piezoelectricity derived from MoSi$_2$N$_4$
本研究通过Z（P/As）取代N打破面外对称性，在MoSi$_2$N$_4$家族Janus单层中实现极性金属性与高面外压电性共存，为二维材料特殊物性探索开辟新方向。
2023-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Interface Symmetry and Electrostatic Stabilization of Strain-Resilient Janus Heterobilayers for Flexible Piezotronics
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
本文通过第一性原理计算，研究了MoSSe/WSSe异质双层膜在不同堆叠构型下的应变容限和压电性能，发现界面化学作用可有效抑制应变诱导的带隙转变，且剪切压电系数强烈依赖于界面对称性并可通过应变调控。
2026-06-01 cond-mat.mtrl-sci
2D Janus Niobium Oxydihalide NbO$XY$: Multifunctional High-Mobility Piezoelectric Semiconductor for Electronics, Photonics and Sustainable Energy Applications
二维（2D）二卤氧化铌NbOI $_2$最近被证明是一种优异的面内压电和非线性光学材料。在这里，我们表明，Janus铌氧二卤化物，NbO $XY$（X，Y = Cl，Br，I和X $\neq$ Y），是一个多功能的各向异性的半导体家庭具有特殊的压电，电子，光催化和光学性能。NbO $XY$是稳定的和机械柔性的单分子膜，其带隙在$\sim 1.9$ eV的可见光区域附近。NbO $XY$的各向异性载流子迁移率在$10^3 \sim 10^4$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的范围内，其代表带隙$\gtrsim 2$ eV的2D半导体中的一些最高的。在Janus NbO $XY$中的反转对称性破缺产生相当大的面外$d_{31}$压电响应，同时仍然保持强的面内压电性。值得注意的是，NbO $XY$表现出额外的面外压电响应，$d_{32}$高达0.55 pm/V。G $_0$ W $_0$-BSE计算进一步揭示了NbO $XY$在可见光至紫外光范围内的强线性光学二向色性。$14\sim18$的光学吸收峰在深紫外区（$5\sim6$ eV），优于绝大多数其他2D材料。高载流子迁移率、强光吸收、相当大的内建电场和与整体水分裂相容的能带排列进一步表明了NbO $XY$在能量转换应用中的优势。我们进一步提出了一个方向性的应力传感装置，以证明如何利用平面外的压电功能器件的应用…
2022-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
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
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
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
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 and nontrivial band topology in monolayer InXO (X=Se and Te)
二维材料中压电性与其他独特性质（如拓扑绝缘相和内禀铁磁性）的结合是非常值得深入研究的。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了二维拓扑绝缘体InXO（X = Se和Te）的压电性质。预测了大的压电应变系数（例如，对于InSeO，$d_{11}$ =-13.02 pm/V;对于InTeO，$d_{11}$ =-9.64 pm/V），这与许多其他熟悉的2D材料的压电应变系数相当，甚至更高。此外，我们提出了两种策略，以提高单层InXO（X=Se和Te）的压电响应。首先，施加双轴应变（0.94-1.06），在1.06应变下，单层InSeO/InTeO的$d_{11}$（绝对值）增加了53%/56%，这是由于$e_{11}$（绝对值）增加和$C_{11}-C_{12}$减少所致。在所考虑的应变范围内，InXO（X=Se和Te）单层膜始终是二维拓扑绝缘体，这证实了压电性和非平凡能带拓扑的共存。其次，通过用Te/Se原子取代InSeO/InTeO单层中的Se/Te原子层，设计了动力学和机械稳定的Janus单层$\mathrm{In_2SeTeO_2}$。更令人兴奋的是，Janus单层$\mathrm{In_2SeTeO_2}$也是一个2D拓扑绝缘体与相当大的体积间隙高达0.158 eV，确认共存的内在压电性和拓扑性质。计算的$d_{11}$为-9.9 pm/V，其在InSeO和InTeO单层的中间。
2021-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane high-temperature ferromagnetic monolayer CrSCl with large vertical piezoelectric response
对于二维材料，压电铁磁材料具有较大的面外压电响应，是多功能压电器件应用的理想材料。在这里，我们预测Janus单层CrSCl是一个面外铁磁（FM）半导体，具有大的垂直压电响应和高居里温度。预测的面外压电应变系数$d_{31}$为-1.58 pm/V，高于大多数2D材料的压电应变系数（比较$d_{31}$的绝对值）。大的平面外压电性对于电子相关性和双轴应变是稳健的，从而证实了大$d_{31}$的可靠性。计算结果表明，拉伸应变有利于获得高的居里温度、大的磁各向异性能和大的$d_{31}$。最后，通过比较CrYX（Y=S; X=Cl，Br I）和CrYX（Y=O; X=F，Cl，Br）的$d_{31}$，我们得出结论：$d_{31}$的大小与X和Y原子的电负性差呈正相关。这些发现可以为设计具有较大垂直压电响应的二维压电材料提供有价值的指导。
2022-07-10 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
Antiferromagnetic and Electric Polarized States in Two-Dimensional Janus Semiconductor Fe2Cl3I3
具有镜面非对称性的二维Janus半导体材料具有自旋-轨道耦合（SOC）大、压电极化正常等特性，具有广泛的应用前景。受最近制备的二维铁磁（FM）半导体CrI 3的启发，通过密度泛函理论计算得到了具有正常亚晶格磁化强度（m//z）的二维（x-y平面）反铁磁（AFM）Janus半导体Fe 2Cl 3 I3.通过施加拉伸应变，四种磁性状态依次出现：具有亚晶格m//z的AFM，具有亚晶格m//xy的AFM，具有m//xy的FM，以及具有m//z的FM。这种由应变驱动的新的磁相图可以很好地理解自旋-自旋相互作用，包括第三近邻跳跃与单离子各向异性，其中I原子的SOC被发现起着至关重要的作用。此外，由于反转对称性破缺，Fe_2Cl_3 I_3的电极化的强度随应变而保持不变。我们的结果预测了稀有Janus材料Fe 2Cl 3 I3作为具有自旋和电荷极化的二维半导体的例子，并揭示了高度敏感的应变控制的磁性状态和磁化方向，这突出了二维磁性Janus半导体作为一个新的平台，设计自旋电子材料。
2020-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Correlation-driven topological transition in Janus VSiGeP2As2
二维材料内禀铁磁性的出现为研究磁性和拓扑结构之间的相互作用提供了可能。磁各向异性能（MAE）描述了在特定方向上磁化的易磁化轴是纳米级应用的重要尺度。在这里，第一性原理方法被用来调查的电子能带结构，MAE的原始VSi 2Z 4（Z=P，As）和它的Janus相VSiGeP 2As 2和作为库仑相互作用的函数的拓扑结构的演变的应变依赖性。在Janus相中，该化合物呈现镜像对称性的破坏，这相当于具有电场，并且该系统可以是压电的。结果表明，所有三个单层表现出铁磁基态有序，这是强大的，即使在双轴应变。获得大的耦合J值，并且这与磁晶各向异性一起将产生大的临界温度。我们发现VSi2P4（VSi2As4）的面外（面内）磁化，而VSiGeP2As2的面内磁化。此外，我们观察到的相关驱动的Janus VSiGeP2As2的拓扑转变。我们对这些新兴的原始和Janus相磁性半导体的分析为研究二维材料中磁性和拓扑结构之间的相互作用开辟了前景。
2023-02-14 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
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
Spontaneous strain in quasi-two-dimensional Janus CdSe nanoplatelets and its microscopic mechanisms
本研究通过第一性原理计算揭示准二维Janus CdSe纳米片自发应变的三种微观机制，明确表面桥接键机制的主导作用，解释了其自发折叠及多种实验观测结构的形成原因。
2024-05-19 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
When Energy and Information Revolutions Meet 2D Janus
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan National High Magnetic Field Center, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学武汉国家高磁场科学中心）；Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学武汉光电国家研究中心）；School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学化学与化工学院）；Charles University（查理大学）
本文综述了二维Janus材料的理论预测、实验制备及调节策略，探讨其在光学、催化、压电性等领域的应用及挑战，旨在推动其在能源和信息领域的进一步发展。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multipiezo effect in altermagnetic V2SeTeO monolayer
本研究利用密度泛函理论预测了一种稳定的反铁磁Janus单层V2SeTeO，它具有交变磁性构型，表现出结合压电、压谷和压磁性的新颖多重压电效应，在应变下其谷极化和净磁化强度超越V2Se2O，在纳米电子学等领域具应用潜力。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable multipiezo effects in Janus monolayer Cr2SSe: Selective reversal of valley polarization and single-spin-channel anomalous valley Hall effect
Jishou University（吉首大学）
研究通过第一性原理计算揭示Janus单层Cr2SSe中应变可调的多铁电效应，展示谷极化反转与单自旋通道异常谷Hall效应，为低功耗谷度自由度操控提供理论基础。
2026-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectrum of Janus transition metal dichalcogenide monolayers WSSe and MoSSe
Janus过渡金属二硫属化物（TMDs）失去了普通TMDs的水平镜像对称性，导致出现额外的特征，例如天然压电性、Rashba效应和增强的催化活性。虽然拉曼光谱是一种必不可少的非破坏性的，相位和成分敏感的工具，以监测材料的合成，Janus单层的拉曼光谱的全面研究仍然缺失。在这里，我们讨论的拉曼光谱的WSSe和MoSSe在室温和低温下测量，近共振和关闭。通过结合偏振分辨拉曼数据与声子色散的计算和使用对称性的考虑，我们确定了四个一阶拉曼模式和高阶双声子模式。此外，我们观察到缺陷激活的声子过程，这提供了一条通往定量评估的缺陷浓度，因此，合成的材料的晶体质量的路线。我们的工作为Janus TMD单分子膜的材料合成、研究和应用奠定了坚实的基础。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicted Janus monolayer ZrSSe with enhanced n-type thermoelectric properties compared with monolayer $\mathrm{ZrS_2}$
类似于在光电、压电和热电方面有广泛应用的过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜，通过用S原子取代$\mathrm{MoSe_2}$中的Se原子层，成功地合成了Janus MoSSe单分子膜。在这项工作中，Janus单层ZrSSe提出了从头计算。对于电子部分，采用广义梯度近似（GGA）加自旋轨道耦合（SOC）作为交换关联势，而对于晶格部分，采用GGA。计算结果表明，ZrSSe单分子膜是动态和机械稳定的，这表现出机械灵活性，由于小的杨氏模量。发现ZrSSe单层膜是一种间接带隙半导体，带隙为0.60 eV。用半经典Boltzmann输运理论研究了ZrSSe单分子膜的电子和声子输运。在n型掺杂中，由于导带的相似轮廓，ZrSSe和$\mathrm{ZrS_2}$单层之间的$ZT_e$几乎相同。ZrSSe单层的p型$ZT_e$低于$\mathrm{ZrS_2}$单层，这是由于ZrSSe的自旋轨道分裂比$\mathrm{ZrS_2}$单层大。ZrSSe单层的室温薄层热导率为33.6 $\mathrm{W K^{-1}}$，低于$\mathrm{ZrS_2}$单层的47.8 $\mathrm{W K^{-1}}$。与$\mathrm{ZrS_2}$单层膜相比，ZrSSe单层膜的低热导率主要是由于ZA模的群速度小和声子寿命短。综合考虑它们的$ZT_e$和晶格热导率，ZrSSe单层可能比$\mathrm…
2017-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Spin-splitting in electric-potential-difference antiferromagnetism
本文提出电势差反铁磁性新机制，利用二维Janus A型反铁磁材料的内建电场使不同层能带错位产生自旋劈裂，并通过第一性原理证明Mn2ClF为候选材料，且可用压电效应调控。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Tuning pure out-of-plane piezoelectric effect of penta-graphene: a first-principle study
对于二维（2D）材料，一个纯粹的大的平面外的压电响应，兼容当今的底/顶栅技术，是非常需要的。采用密度泛函理论研究了五元石墨烯（CCC）单分子膜的压电特性。然而，$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 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
Strain Anisotropy Driven Spontaneous Formation of Nanoscrolls from Two-Dimensional Janus Layers
本研究利用单滴溶液技术首次制备出Janus过渡金属二硫化物纳米卷，揭示其由层内原子玻尔半径差引发的表面应变驱动形成的机制，阐明了其形貌、莫尔晶格及激子与器件特性，为极性范德华超晶格构建提供了新途径。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strain-engineering spin-valley locking effect in altermagnetic monolayer with multipiezo properties
本文提出反铁磁单层 Janus Nb2SeTeO，利用单轴与双轴应变工程调控自旋-能谷锁定及压电能谷效应，实现 AVHE、QAHE、QSHE 与拓扑相变。
2024-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Recent Progress of the Computational 2D Materials Database (C2DB)
C2 DB是一个高度策划的开放式数据库，组织了4000多种原子级薄二维（2D）材料的丰富计算属性。在这里，我们报告了自2018年首次发布以来添加到数据库中的新材料和性能。这组新材料包括从实验上已知的层状体材料剥离的数百个单层、各种堆叠配置的（均）双层、半导体单层中的原生点缺陷和硫族元素/卤素Janus单层。新的性能包括剥离能，巴德收费，自发极化，玻恩收费，红外极化率，压电张量，带拓扑不变量，交换耦合，拉曼和二次谐波产生光谱。我们还描述了所采用的材料分类方案的改进，用于属性评估的计算方法的升级，以及数据文档和出处的显着增强。最后，我们探讨了基于高斯过程的回归的性能，用于有效预测机械和电子材料的性能。开放获取、详细的文档和极其丰富的材料属性数据集的结合使C2 DB成为一种独特的资源，将推动原子薄材料科学的发展。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
