具有屈曲蜂窝结构的亚稳压电 IV 族单硫族化物单层
材料科学
2021-02-24 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
通过三种独立的方法表明，十二种具有屈曲蜂窝原子结构（属于对称性群 P3m1）和面外本征电极化的二维 IV 族单硫族化物单层（SiS、SiSe、SiTe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe 和 PbTe）是亚稳的。首先，我们揭示了从低屈曲蜂窝结构到更低能量的 Pnm2（对于 PbS、PbSe 和 PbTe 为 Pmmn）相的保配位数结构转变，以估算在此类结构转变过程中必须克服的能垒 。利用局域极小值的曲率和 作为 Kramers 逃逸公式的输入，发现逃逸时间很大，意味着屈曲蜂窝相的结构亚稳性（尽管如此，除 PbS 和 PbSe 外，这些相的逃逸时间从 700 年到宇宙年龄的数倍不等，仅在此相对意义上可视为“稳定”）。第二个证明由包含长程库仑力效应且未显示负振动模的声子色散关系给出。第三个也是最后的结构亚稳性证明由选定化合物的室温 ab initio 分子动力学提供。电子带隙的大小随化学组成演化。不同于其他二元二维化合物（如过渡金属二硫族化物单层和六方氮化硼单层）仅发展面内压电响应，这十二种具有屈曲蜂窝结构的 IV 族单硫族化物单层还表现出面外压电性质。
引用
@article{arxiv.2101.05736,
title = {Metastable piezoelectric group IV monochalcogenide monolayers with a buckled honeycomb structure},
author = {Shiva P. Poudel and Salvador Barraza-Lopez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.05736},
year = {2021}
}
备注
Accepted at Physical Review B on 1/14/21