基于第一性原理研究的锑烯应变工程：力学与电子性质
材料科学
2022-02-02 v1
摘要
在这项工作中，我们利用第一性原理计算研究了最稳定的 β 相单层锑烯的力学与电子性质。发现其价带上部完全由孤对 p 轨道态组成，这些态本质上比过渡金属硫族化物中的 d 轨道态更加离域，意味着锑烯具有更优的输运性能。β-锑烯的杨氏模量和剪切模量比块体锑高出约 25%，而单层的六方晶格常数比块体显著减小（约 5%），表明存在强层间耦合。β-锑烯在单轴应变下的理想拉伸测试显示出 6 GPa 和 8 GPa 的理想强度，分别对应于锯齿形和扶手椅形方向 15% 和 17% 的临界应变。在变形过程中，材料的结构完整性在扶手椅形方向上保持得较好（尽管只是中等程度）。有趣的是，在锯齿形和扶手椅形方向上施加单轴应变揭示了电子能带结构中依赖于方向的趋势。我们发现带隙性质在锯齿形方向上对应变不敏感，而扶手椅形方向上的应变在 4% 临界应变处通过能带切换机制激活了间接-直接带隙转变。在转变过程中导带底曲率增大，表明直接带隙构型中电子的有效质量比自由站立平衡态更轻。自由站立 β-锑烯的功函数为 4.59 eV，并在 4% 双轴应变下达到最大值 5.07 eV。
引用
@article{arxiv.1807.06231,
title = {Strain Engineering of Antimonene by a First-principles Study: Mechanical and Electronic Properties},
author = {Devesh R. Kripalani and Andrey A. Kistanov and Yongqing Cai and Ming Xue and Kun Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.06231},
year = {2022}
}