二维铁磁半导体 VSe2 在单轴应力下可能的结构与键重构
材料科学
2025-07-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二维半导体过渡金属二硫属化物已被用于制造高性能电子、自旋电子和光电子器件。近来，在二维 VSe 纳米片（机械剥离至带氧化物层的硅衬底上）中发现了室温铁磁性与半导体特性，并归因于二维极限下 VSe 稳定的 2H 相。此处，我们的第一性原理研究表明，当这些二维 H 相材料处于单轴应力或单轴应变下时，可由 H VSe2 单层及一些其他类似材料形成亚稳半导体 H' 相。对于单轴应力（单轴应变）方案，在转变点处 H' 相的总能量将低于 H 相。计算的声子谱表明 VSe、VS 和 CrS 的 H' 结构具有动力学稳定性，并计算了 H 与 H' VSe 相之间的相变路径。对于 VSe，H' 相具有更强的铁磁性，其居里温度可通过施加单轴应力或应变大幅提高。自旋分辨电子结构、能带边缘和有效载流子质量对于 H 和 H' 相均可通过施加单轴应力或应变发生显著改变，导致应变 H' 相带边附近出现巨大有效质量。分析表明，H' 与 H 相之间最大的键长差异可达 Se3-Se3' 键的 -19%，且 Se3-Se3' 键存在明显的共价性，其改变了邻近 V 原子的价态，从而导致铁磁性增强。因此，在二维铁磁 H VSe 及一些其他类似材料中，可通过施加单轴应力实现结构与键重构。这些有助于在此类二维材料中寻求更多见解与现象以用于潜在应用。
引用
@article{arxiv.2204.07910,
title = {Possible structural and bond reconstruction in 2D ferromagnetic semiconductor VSe2 under uniaxial stress},
author = {Bo-Wen Yu and Bang-Gui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.07910},
year = {2025}
}
备注
9 pages, 7 figures