元素铋单层中的畴对交织拓扑畴结构
材料科学
2024-12-17 v1
摘要
由畴壁分隔的铁电畴结构通常表现出非常规物理现象，并在纳米器件中具有巨大的应用潜力。大多数自然生长的畴壁呈电中性以避免静电能增加，而铋单层中本征稳定的带电 180° 畴壁挑战了这一传统认知，并开辟了一个未探索的领域。在此，利用机器学习势和分子动力学（MD）模拟，我们研究了畴壁的有限温度动力学，并在铋单层中发现了一种畴对交织的拓扑畴结构。在 180° 畴壁中，观察到了一种独特的极化翻转机制，其特征是铋原子在面外发生无断键的拖曳。这种拖曳机制反转了铋原子的电荷属性，将铋阴离子转化为阳离子，反之亦然，最终实现极化反转。随后，我们观察到具有两组畴对交织的拓扑多畴结构。带电的 180° 畴壁形成局部畴对，而在不同畴对之间则出现 90° 畴壁。该多畴结构在应变范围（ε_x = 0 至 4.70%）内保持稳定的拓扑结构，并在进一步施加应变时表现出丰富的畴壁反应。我们的研究结果为带电 180° 畴壁及其相关的拓扑畴结构提供了深入见解，为电子和纳米电子器件的应用提供了新机遇。
引用
@article{arxiv.2412.10660,
title = {Domain-Pair Intertwined Topological Domain Structure in Elemental Bi Monolayer},
author = {Yunfei Hong and Junkai Deng and Yang Yang and Ri He and Zhicheng Zhong and Xiangdong Ding and Jun Sun and Jefferson Zhe Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.10660},
year = {2024}
}
备注
25 pages, 4 main figures and 17 supplemental figures