应变导致的Zr基MXene电性与光学性质的改变
材料科学
2024-07-18 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
Zr基MXene最近因其实验制备显示出温度稳定性、机械强度以及在能源、传感和电化学应用方面的前景潜力而引起关注。然而，由于必需的准/预测水平的理论预测复杂，主要是因为存在本征的激子特征和强电子关联性（即需要超越标准密度泛函理论DFT）。与人们关注氧终止MXene及对其他Zr基MXene作为导体的标准预测不同，我们基于混合DFT和GW多体扰动理论，成功发现了七种不同的半导体（其中五种对应其平衡几何结构，另外两种在轻度拉伸双向应变下），其终止形式为T=O、F、S、Cl，其中T=2层ZrCT和3层ZrCT配置。我们观察到在可实现的应变范围内，大多数Zr基MXene发生半导体到导体的相变。此外，利用Bethe-Salpeter方程(BSE)，我们证明了选取的半导体Zr基MXene在可见光范围内具有高光学吸收效率（20-30%），这凸显了其在光子技术中的潜力。Zr基MXene对外部条件和功能化高度敏感，同时具有热稳定性，这使其在电子和光学技术中的操作温度下具有潜在应用前景。
引用
@article{arxiv.2405.20119,
title = {Strain-Induced Changes of Electronic and Optical Properties of Zr-based MXenes},
author = {Jiří Kalmár and František Karlický},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.20119},
year = {2024}
}