具有宽禁带的铁电二维氧化锑

利用进化算法结合第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，预测了二氧化锑的首个二维（2D）多晶型，即 $\gamma$-Sb$_2$O$_4$ 和 $\delta$-Sb$_2$O$_4$。在 $\gamma$-Sb$_2$O$_4$ 中发现面外铁电性，而在 $\delta$-Sb$_2$O$_4$ 中发现面内铁电性。预测的 $\gamma$-Sb$_2$O$_4$ 和 $\delta$-Sb$_2$O$_4$ 相的偶极矩分别为 36.63 和 14.96 e\r{A}，意味着它们可作为制备铁电器件的良好候选。计算表明，用其他第 V 族元素掺杂或施加应变可降低翻转能垒，从而利于翻转。GW 计算结果显示，$\gamma$-Sb$_2$O$_4$ 和 $\delta$-Sb$_2$O$_4$ 单层的中间接带隙分别为 5.51 和 3.39 eV。计算了拉曼光谱以助于所预测结构的实验研究。面内与面外二维铁电性并存以及大禁带使得该材料体系在潜在应用中尤为有趣。