预测二维垂直异质结能带对齐的简单线性响应模型

Anderson 模型与 midgap 模型常用于半导体异质结的研究，但对于范德华（vdW）垂直异质结，它们仅表现出非常有限的有效性。以 IV 族单硫族化物垂直异质结为原型体系，我们提出了一种线性响应模型，并比较了这些模型在预测密度泛函理论（DFT）能带对齐、能带类型与带隙方面的有效性。我们表明，DFT 能带对齐最好由线性响应模型预测，其介于 Anderson 模型与 midgap 模型之间。我们提出的模型可由界面偶极子 $\alpha\times(E_{m2}-E_{m1})$ 刻画，其中线性响应系数 $\alpha$ 分别为 0 和 1 时对应 Anderson 模型与 midgap 模型，$E_{m}$ 为单层的 midgap 能量，可视为一种有效电负性。对于 IV 族单硫族化物，我们表明 $\alpha$ = 0.34 最能捕捉 vdW 异质结的 DFT 能带对齐，并讨论了在应变与能带杂化等其他效应考量下线性响应模型的可行性，最后将该模型应用于预测实验能带对齐。