外电场下单条和两条聚炔链的电子相变、振动性质与结构稳定性

寻找一维（1D）范德华材料已成为满足高性能、小型化、轻量化器件应用需求的迫切需求。聚炔（Polyyne）是一种一维碳原子链，是碳最薄、最强的同素异形体，由于存在带隙，在新一代低维器件中显示出有前景的应用。由范德华相互作用结合在一起的两条碳链系统在理论上已被提出，并在结构变化下显示出带隙可调性，这可在电阻开关和自旋电子学领域找到应用。在本研究中，我们使用第一性原理密度泛函理论（DFT）展示了在横向电场下单条和两条聚炔链发生尖锐的半导体到金属转变，同时自旋极化态密度出现不对称性。通过从头算分子动力学（AIMD）模拟、声子色散曲线分析和形成能计算，证实了系统的热力学稳定性。此外，除了动态稳定性评估外，声子计算还用于识别拉曼活性振动模式，这为辨别外加电场下的电子相变提供了一种宝贵的非破坏性实验途径。我们的研究为单条和两条聚炔链在未来柔性纳米电子和自旋电子器件中的潜在应用提供了一个预测框架。该系统的未来前景取决于纳米电子学制造技术的进步以及用于利用自旋相关应用的电路精确构建。