碲烯及其 Janus 同素异形体的光学各向异性——一项第一性原理研究

本文中，我们利用密度泛函理论（DFT）对原始及 Janus 碲烯同素异形体的结构、电子与光学性质进行第一性原理研究。原始碲烯的 $\alpha$、$\beta$、$\delta$ 和 $\eta$ 同素异形体呈现间接带隙，而 $\gamma$ 和 $\sigma$ 同素异形体为金属性。与原始碲烯相比，Janus 碲烯的带隙表现出可调性。Janus $\gamma$、$\sigma$ 及其同素异形体中发生金属到半导体的转变。原始 $\sigma$ 碲烯观察到类狄拉克锥的有趣特征，该特征在 Janus 同素异形体中随能隙打开而得以保留。在光学性质方面，虚部介电函数与电子能量损失谱相对于原始形式在 Janus 碲烯中呈现蓝移。静态介电常数在 Janus 碲烯中可调。碲烯所有同素异形体在紫外-可见区均有光学活性，且在三个方向上具光学各向异性。我们相信，我们的发现将为基于 Janus 碲烯的器件实验制备提供有用指引。