MA$_2$Z$_4$ 族异质结：潜力与前景

近期实验合成的环境稳定 MoSi2N4 单层引起了极大的研究兴趣。MoSi2N4 的插层形态——由夹在两层氮化硅 外亚单层之间的过渡金属氮化物 内亚单层组成——推动了在计算上发现一大类没有块体 (3D) 材料对应物的合成 MA2Z4 单层族（其中 M = 过渡金属或碱土金属；A = Si, Ge；且 N = N, P, As）。MA2Z4 单层表现出有趣的电子、磁性、光学、自旋电子学、谷电子学和拓扑性质，使其成为下一代器件技术极具吸引力的材料平台。此外，异质结工程极大地扩展了 MA2Z4 的机遇。本综述中，我们总结了基于第一性原理密度泛函理论 (DFT) 模拟的 MA2Z4 基异质结计算设计的最新快速进展——DFT 是广泛用于理解特定目标功能的物理、化学和一般设计规则的核心主力工具。我们根据接触类型对 MA2Z4 基异质结进行了系统分类，并回顾了它们的物理性质，重点关注其在电子学、光电子学和能量转换应用中的性能。我们回顾了 MA2Z4 基异质结在包括电接触、晶体管、自旋电子器件、光电探测器、太阳能电池和光催化水分解在内的器件应用中的性能与潜力。本综述揭示了 MA2Z4 基异质结广阔的器件应用潜力，并为未来 MA2Z4 基功能异质结与器件的实验和理论发展铺平了道路。