层间电子杂化导致少层黑磷中异常的厚度依赖性振动特性
材料科学
2016-02-17 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
将二维 (2D) 材料堆叠成多层或异质结构（称为范德华 (vdW) 外延）是按需调控其性能的基本自由度。少层黑磷 (FLBP) 是一种在纳米和光电子学应用中具有高潜力的材料，其层间耦合似乎比石墨烯和其他二维系统强得多。事实上，这些耦合引发了关于 FLBP 的堆叠是否仅由 vdW 相互作用主导的质疑，这对于外延和性能优化至关重要。在此，我们通过讨论六种拉曼可观测声子（包括三种光学模式、一种呼吸模式和两种剪切模式），对直接反映其层间耦合的 FLBP 振动特性进行了理论研究。随着样品厚度的增加，我们发现每种光学模式的频率出现异常红移，而扶手椅剪切模式则出现蓝移。我们的计算还显示了由于异常表面现象导致的声子支分裂以及强烈的声子 - 声子耦合。通过计算单轴应力效应、原子间力常数和电子密度，我们有力地证明了这些特性是源于 FLBP 孤对电子电子杂化产生的强且高度定向的层间相互作用的结果，而非源于 vdW 相互作用。这种特殊的层间耦合机制控制了 BP 层的堆叠稳定性，从而为理解二维异质结构的设计开辟了超越 vdW 外延的新途径。
引用
@article{arxiv.1503.06735,
title = {Interlayer electronic hybridization leads to exceptional thickness-dependent vibrational properties in few-layer black phosphorus},
author = {Zhi-Xin Hu and Xianghua Kong and Jingsi Qiao and Bruce Normand and Wei Ji},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.06735},
year = {2016}
}
备注
5 Figures with 8 Supplementary Figures and 1 Supplementary Table