扭曲双层二硫化钼中的弛豫效应：结构、稳定性与电子性质
材料科学
2023-09-21 v2
摘要
调控层间扭曲角是裁剪层状二维晶体性质的有力工具。扭曲角对这些体系的原子结构和电子性质具有决定性影响。这包括各层的波纹、堆叠域及其他结构要素的形成，以及由原子重构和超晶格效应引起的电子结构变化。然而，这些性质如何随扭曲角（ta）变化尚不清楚。在此，我们监测扭曲双层 MoS2 特性随 ta 的变化。我们识别出具有特定结构和电子性质的明显结构区。我们采用了从反应力场到基于密度泛函的紧束缚方法和密度泛函理论的层次化方法。为获得全面概览，我们分析了大量扭曲角范围在 0.2-59.6deg 的扭曲双层。某些体系包含多达五十万个原子，使得结构优化和电子性质计算极具挑战。对于 13<ta<47，该结构可由两个刚性扭曲单分子层组成的莫尔区很好地描述。在小 ta（ta<3 和 57<ta）时，演化出域-孤子区，其中结构包含大的三角形堆叠域，由应变孤子网络和短程高能节点分隔。层的波纹以及涌现的孤子和堆叠域超晶格影响了电子结构。涌现的主要特征为 K 点处的狄拉克锥和 kagome 能带。这些特征在 ta 接近 0 和 60deg 时变平。我们的结果显示了重构特征在哪些 ta 范围内涌现并带来令人兴奋的电子学性质。我们期望我们的发现也与其他扭曲双层体系相关。
引用
@article{arxiv.2306.07130,
title = {Relaxation effects in twisted bilayer molybdenum disulfide: structure, stability, and electronic properties},
author = {Florian M. Arnold and Alireza Ghasemifard and Agnieszka Kuc and Jens Kunstmann and Thomas Heine},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07130},
year = {2023}
}