$\mathrm{YbI_2}$ 单层中由 $4f$ 轨道引起的孤立高度局域化能带

新颖的电子结构可以在二维（2D）材料中诱导出独特的物理性质。在本工作中，我们通过广义梯度近似（GGA）加自旋轨道耦合（SOC）内的第一性原理计算，报道了 $\mathrm{YbI_2}$ 单层中的孤立高度局域化能带。研究发现，使用 GGA 和 GGA+SOC 均表明 $\mathrm{YbI_2}$ 单层是一种间接带隙半导体。计算表明，在不存在 SOC 时，Yb-$4f$ 轨道在费米能级下方构成孤立高度局域化能带，而在存在 SOC 时，这些能带分裂为 $j = 7/2$ 和 $j = 5/2$ 态。孤立高度局域化能带通过产生非常大的载流子有效质量，可在 p 型掺杂中导致非常大的塞贝克系数和非常低的电导率。事实证明，孤立高度局域化能带对应变具有极强的稳定性，这对于实际应用非常重要。当将局域库仑相互作用加入 Yb-$4f$ 轨道时，孤立高度局域化能带持续存在，仅其相对位置在带隙中发生变化。这些发现为在二维材料中寻找新颖电子结构开辟了新窗口。