In2Se3 单层中铁电开关与二维分子多铁性对可逆气体传感的调控
材料科学
2020-03-17 v1
摘要
二维铁电体是重要的量子材料，已在非易失性存储器中发现了新颖应用，然而尽管其十分重要，可逆极化对化学反应及与环境相互作用的影响却鲜有研究。本文基于第一性原理计算，发现了铁电 In2Se3 层表面截然不同的气体吸附行为，以及由铁电开关控制的可逆气体捕获与释放。我们将这一新颖现象归因于气体前沿分子轨道与衬底能带边缘态之间能带排列所诱导的不同静电势与电子转移的协同效应。令人振奋的是，NO 和 NO2 等顺磁性气体分子的吸附可诱导表面磁性，且该磁性对 In2Se3 的铁电极化方向敏感，表明 In2Se3 可用作阈值磁传感器或开关。此外，研究表明两个 NO 分子倾向于彼此铁磁耦合，其居里温度依赖于极化且可达 50K，从而实现了长期寻求的二维分子多铁性。这种铁电可控吸附行为与分子多铁特征将在气体捕获、选择性催化还原及自旋电子器件中得到广泛应用。
引用
@article{arxiv.1912.01312,
title = {Reversible Gas Sensing by Ferroelectric Switch and 2D Molecule Multiferroics in In2Se3 Monolayer},
author = {Xiao Tang and Jing Shang and Yuantong Gu and Aijun Du and Liangzhi Kou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.01312},
year = {2020}
}