自旋轨道耦合对平面五角形 p-MS₂ (M = Si, Ge, 和 Pb) 结构与电子性质的影响
材料科学
2026-05-29 v1
摘要
自旋轨道耦合 (SOC) 在决定最近提出的二维平面五角材料的结构与电子性质方面发挥着重要作用。本文采用密度泛函理论计算方法来探讨 p-MS₂ 系统 (M = Si, Ge, 和 Pb) 中的 SOC 效应。我们的结果表明，除 p-GeS₂ 和 p-PbS₂ 外，p-SiS₂ 结构可能是不稳定的。详细的 j 分辨 (总角动量) 轨道分析揭示，SOC 增强了电子局域化，导致结构轻微收缩以及准费米能级附近电子态的重构，这一效应随 M 原子的质量增大而变得更为显著。虽然 p-GeS₂ 保持金属性，但 SOC 导致 p-PbS₂ 从金属-半导体相变，开启一个约为 0.475 eV 的准直接带隙。此外，p-PbS₂ 的导带底态沿 S-S 键方向表现出显著的各向异性。这些发现为 SOC 驱动的平面五角化硫化物 p-MS₂ 中的结构与电子重构提供了洞察，并表明 p-PbS₂ 可能是气体传感器应用中的优越候选材料。
引用
@article{arxiv.2605.29730,
title = {Spin-Orbit Coupling Effects on the Structural and Electronic Properties of Planar Pentagonal p-MS$_{2}$ (M = Si, Ge, and Pb)},
author = {Phuc-Dang Truong and Cao-Huu-Tai Nguyen and Nguyen-Bao-Tran Ngo and Khanh-Van Huynh and Jan Minar and Worawat Meevasana and Yen-Mi Tran and Trung-Phuc Vo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.29730},
year = {2026}
}