应变诱导屈曲Au$_2$X单层结构转变中的电子能带结构变化

本研究探究了Au$_2$X（X=S、Se、Te、Si、Ge）与Au$_4$SSe的$\eta \leftrightarrow \theta$应变诱导结构转变及电子能带结构变化。我们聚焦于Au$_2$S单层，其理论上可形成多种亚稳单层，包括$\eta$-Au$_2$S——一种由方形Au晶格与S吸附原子构成的屈曲penta单层。$\theta$-Au$_2$S被视为$\eta$-Au$_2$S的畸变结构。基于采用广义梯度近似的密度泛函理论（DFT）计算，$\theta$-Au$_2$S的导带与价带在$\Gamma$点相交导致线性色散，而$\eta$-Au$_2$S具有1.02 eV的带隙。导带极小值取决于具体的Au-Au键长，而价带极大值同时取决于Au-S与Au-Au相互作用。在对晶格施加面内双轴拉伸或压缩应变诱导的Au$_2$S的$\eta \leftrightarrow \theta$相变过程中，带隙发生显著变化。此外，用其他元素替代S原子改变了电子能带结构，在不破坏基本Au晶格网络的情况下产生多样的物理性质。因此，Au$_2$X单层家族具有作为原子尺度网络器件材料的潜力。