基于第一性原理计算的六方硫属化铟单层中的电子与声子

我们利用密度泛函理论计算了二维 In$_2$X$_2$ 晶体（其中 X 为 S、Se 或 Te）的电子能带结构、内聚能、声子色散和光吸收谱。我们识别出六方 In$_2$X$_2$ 单层的两种晶相（alpha 和 beta），并表明它们的特征在于不同的拉曼活性声子模集合。我们发现这些材料是间接带隙半导体，其在价带边缘附近具有帽状的空穴色散。后一特征导致在空穴浓度为 $n_{\rm S}=6.86\times 10^{13}$ cm$^{-2}$、$n_{\rm Se}=6.20\times 10^{13}$ cm$^{-2}$ 和 $n_{\rm Te}=2.86\times 10^{13}$ cm$^{-2}$（分别对应 X=S、Se 和 Te）时发生 Lifshitz 转变（空穴掺杂 In$_2$X$_2$ 的费米面拓扑变化），对于 alpha-In$_2$X$_2$；而对于 beta-In$_2$X$_2$，相应的浓度为 $n_{\rm S}=8.32\times 10^{13}$ cm$^{-2}$、$n_{\rm Se}=6.00\times 10^{13}$ cm$^{-2}$ 和 $n_{\rm Te}=8.14\times 10^{13}$ cm$^{-2}$。