基于第一性原理计算的碲化硅中压力诱导的绝缘体-金属转变
材料科学
2021-01-11 v1
摘要
碲化硅（Si2Te3）是一种二维半导体，因 Si 与 Te 原子间的尺寸差异而具有独特的结构性质。近期实验表明该材料在静水压下转变为金属，但金属相的晶格结构尚待确定。本文中，我们利用进化算法和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算提出了 Si2Te3 的两种金属相 M1 和 M2。与半导体（SC）相中存在 Si-Si 二聚体不同，M1 和 M2 相均具有独立的 Si 原子，这在金属性中起重要作用。我们分析了结构性质、电子性质、动力学及热稳定性。将这些新结构在高达 12 GPa 的后续静水压下的能量与 SC 相进行比较。结果表明 M1 和 M2 相在高压下能量更低，从而阐明了 Si2Te3 金属相的出现。此外，外压导致 SC 相发生间接-直接-间接带隙转变。对不同压力下 SC 相的拉曼光谱分析显示主要拉曼峰发生移动，并最终消失，证实了相变。结果与实验观测吻合良好。对绝缘体-金属相变的理解提升了该材料体系的潜在用途。
引用
@article{arxiv.2101.02816,
title = {Pressure-Induced Insulator-Metal Transition in Silicon Telluride from First-Principles Calculations},
author = {Romakanta Bhattarai and Xiao Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.02816},
year = {2021}
}