二维材料的计算合成：一种高通量材料设计方法
材料科学
2021-12-08 v1
摘要
二维材料在下一代器件中具有广阔应用前景，然而二维材料的大规模、低缺陷、可重复合成仍是一项挑战。为辅助选择适合合成尚属假想二维材料的衬底，我们开发了一个开源高通量工作流软件包 ，其为任意二维材料搜索低晶格失配的衬底表面，并利用密度泛函理论（DFT）模拟确定这些二维-衬底异质结构的稳定性。 自动化生成二维-衬底异质结构、创建 DFT 输入文件、在超级计算设施上提交与监控计算任务，并将相关参数与后处理结果一同存于 MongoDB 数据库。我们以四种二维材料（即 -MoS、- 与 -NbO 以及六方-ZnTe）为例，考虑 50 种立方元素衬底，展示了 识别稳定二维-衬底异质结构的能力。我们发现 Cu、Hf、Mn、Nd、Ni、Pd、Re、Rh、Sc、Ta、Ti、V、W、Y 和 Zr 衬底充分稳定了这些二维材料的形成能，结合能处于约 0.1–0.6 eV/atom 范围。通过考察二维-衬底界面的 向间距、电荷转移与电子态密度，我们发现界面处为共价型键合，表明这些衬底可用作二维材料的接触材料。（https://github.com/cmdlab/Hetero2d）作为 GNU 许可下的开源软件包发布于 GitHub。
引用
@article{arxiv.2112.03900,
title = {Computational Synthesis of 2D Materials: A High-throughput Approach to Materials Design},
author = {Tara M. Boland and Arunima K. Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.03900},
year = {2021}
}