二维 Janus 材料中对称性破缺诱导的巨大斯塔克效应

对称性破缺通常会诱导出奇特的物理性质，特别是对于低维材料。在此，我们以具有四原子层结构的 IV-V 族单层为模型系统，证明了对称性破缺在二维 Janus 材料中诱导出巨大斯塔克效应，该模型系统是通过 Ge 和 As 元素取代对称的 SnSb 单层构建的。在 Janus 半导体单层中发现了线性的巨大斯塔克效应，这可以通过 Sn2SbAs 单层高达 134 meV 的带隙变化来验证，当施加的电场从 -0.30 增加到 0.30 V/{\AA} 时，这比 SnSb 单层的带隙变化（4 meV）大 30 倍。通过考虑感应电场，我们提出了一个广义且有效的公式，可以高效地确定由斯塔克效应引起的带隙变化。所提出公式的计算结果与 DFT-HSE06 泛函的结果非常吻合。这种巨大斯塔克效应源于 Janus 结构固有的电势梯度导致其导带底和价带顶态中心在空间上的巨大分离。电场下带隙的宽范围调节展示了二维 Janus 材料在光电器件中的潜在应用。