富勒烯单层的高度面内各向异性光学性质

本征各向异性光学材料和富勒烯组装的二维材料都在基础科学和潜在应用中引起了大量关注。单层（ML）富勒烯的合成使得这两类特性的结合成为可能。在这项工作中，我们使用第一性原理计算，系统研究了准六方相（qHP）ML 和准四方相（qTP）ML 富勒烯的电子结构、光学性质。对 qHP ML 的计算表明它是具有较小各向异性光吸收的小带隙半导体，这与近期实验测量一致。然而，对 qTP ML 的结果揭示它是具有高度面内各向异性吸收的类半金属。二色性比，即 $x$ 偏振和 $y$ 偏振光吸收比 $\alpha$$_x$$_x$/$\alpha$$_y$$_y$，在光子能量 0.29 eV 时约为 12。当光子能量在 0.7 至 1.4 eV 之间时，这种各向异性更为显著，此时 $\alpha$$_x$$_x$ 近乎为零，而 $\alpha$$_y$$_y$ 大两个数量级以上。这表明 qTP ML 是长期寻求的无损耗金属候选材料和原子级薄偏振片的潜在材料。我们希望这将促进对 qTP ML 及其他富勒烯组装二维材料的进一步实验研究。