多功能二维 CrSi2N4 单层中应变增强的析氢、电学、光学与热电性质
材料科学
2026-05-15 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
化学物理
摘要
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）评估了 CrSi2N4 单层的结构、电子、光学、热电及电催化性质。其对称的 N-Si-N-Cr-N-Si-N 七层结构表现出动力学、热力学（300 K）和力学稳定性，并由 -8.76 eV/atom 的内聚能支撑。PBE 和 HSE06 泛函分别揭示出由局域 Cr-3d 和 N-2p 态驱动的 0.58 eV 和 2.16 eV 的间接带隙。该单层具有 15.57 的静态介电常数，以及在可见光区 0.9 X 10^6 cm-1 和深紫外区 1.4 X 10^6 cm-1 的最大光吸收系数。半经典 Boltzmann 计算预测其具有 3.5 x mW/mK2 的优异室温 n 型热电功率因子。对于析氢反应（HER），基面在 N 位点产生 1.05 eV 的基准氢吸附自由能（{\Delta}GH）。施加 +5% 的膨胀双轴应变可改善 HER 动力学，将 {\Delta}GH 降至 0.46 eV。因此，CrSi2N4 是用于废热回收、光电探测器和可持续电催化的一种具有韧性且可调的候选材料。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.14408,
title = {Strain-Enhanced Hydrogen Evolution, Electrical, Optical, and Thermoelectric Properties of the Multifunctional 2D CrSi2N4 Monolayer},
author = {Rao Uzair Ahmad and Fahd Sikandar Khan and Nasir Javed},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.14408},
year = {2026}
}