IV 族单硫族化物单层:具有弱层内键与类黑磷单层解离能的二维铁电体
介观与纳米尺度物理
2020-01-01 v1
摘要
我们采用自洽范德华修正交换关联(XC)泛函的密度泛函理论计算,以捕捉黑磷及十二种单硫族化物单层的结架,并得到如下结果:(a) 面内原胞从块体到单层时面积发生变化。面内距离的变化意味着单层内部存在弱于共价或离子键的键合。该观察结果对临界温度 的预测具有意义。(b) 存在一组可唯一确定铁电基态原胞(以及正方形与矩形顺电原胞)的独立参数层级:仅需 5 个可优化参数即可确立铁电基态原胞的原胞矢量与四个基矢,而正方形与矩形顺电结构分别仅需 3 或 2 个独立可优化变量定义。(c) 独立结构变量数的减少与矩形顺电原胞上较大的弹性能垒相关,相较于正方形顺电结构的弹性能垒。这意味着,在固定晶格参数的结构上(例如使用 NVT 系综)获得的 应高于允许面内晶格矢量改变的结构(例如使用 NPT 系综)上的转变温度。(d) 这些材料的解离能(块体解理能)与剥离石墨及 MoS 所需能量相近。(e) 正方形顺电原胞晶格参数与矩形铁电基态原胞晶格参数间存在线性关系。这些结果凸显了此类新型二维铁电体的精细原子结构。
引用
@article{arxiv.1911.10940,
title = {Group-IV monochalcogenide monolayers: two-dimensional ferroelectrics with weak intra-layer bonds and a phosphorene-like monolayer dissociation energy},
author = {Shiva P. Poudel and John W. Villanova and Salvador Barraza-Lopez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.10940},
year = {2020}
}
备注
Submitted on September 17, 2019