PtP$_2$：在黄铁矿结构中探索隐藏开罗镶嵌以发现新型二维材料的实例
材料科学
2018-11-14 v1
摘要
开罗镶嵌指的是一种 2 型五边形的图案，能够在不产生间隙或重叠的情况下铺满无限平面。我们揭示了化学通式为 、空间群为 的黄铁矿结构中隐藏的分层开罗镶嵌。我们利用这一隐藏镶嵌结合密度泛函理论计算，以 PtP 为例，考察从块体获得具有开罗镶嵌的二维（2D）材料的可能性。与先前报道的如 PdSe 这类具有屈曲五边形结构——严格来说不属于开罗镶嵌——的单层材料不同，我们发现单层 PtP 完全平面，表现出动力学稳定的声子模式。我们还使用 Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）杂化密度泛函观察到 PtP 从块体到单层的带隙减小，且带隙类型由间接变为直接。相比之下，使用标准 Perdew-Burke-Ernzerhof 泛函会得出单层 PtP 为金属性的结论。我们进一步通过计算 Bader 电荷转移、电子局域函数和晶体轨道重叠布居来研究这种新型单层材料的成键特征，结果显示存在混合的 P-P 共价键和 Pt-P 离子键，且前者更强。最后，我们研究了单层 PtP 的表面态并考虑了自旋轨道耦合。我们未观察到自旋螺旋狄拉克锥态，从而排除了单层 PtP 作为拓扑绝缘体的可能。我们期望本工作所展示的实例将激发人们从多种具有黄铁矿结构的块体材料中通过计算识别新型二维材料的兴趣。
引用
@article{arxiv.1808.04030,
title = {PtP$_2$: An Example of Exploring the Hidden Cairo Tessellation in the Pyrite Structure for Discovering Novel Two-Dimensional Materials},
author = {Lei Liu and Houlong L. Zhuang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.04030},
year = {2018}
}