通过氢化调节自由站立 Sn2Bi 单层的电子和光学性质

在本研究中，我们系统地研究了 Sn2Bi 单层的结构、力学、电子和光学性质，这是一种最近实验合成的薄片 [PRL, 121, 126801 (2018)]，已通过氢化（Sn2BiH2）来稳定其自由站立形式，使用密度泛函理论（DFT）。为了调节能带结构和电子性质，使用了机械应变和电场。我们的研究表明，在这个自由站立样品中，存在类似于最近在硅晶片上合成的样品的电子平带和自由空穴带，这提供了具有高迁移率的强局域电子和自由空穴的可能性。此外，与实验样品相比，Sn2BiH2 单层的带隙增长了 80%。与应变相关的结果表明，带隙可以通过双轴应变（-13% 到 +21%）在 0.2 到 1.6 eV 的范围内得到适当调控。应当指出，相应单层在拉伸和压缩应变下的稳定性和柔性归因于原子间强的 $\sigma$ 键。我们还认识到应变会导致带隙发生间接-直接转变。此外，我们的光学结果表明，Sn2BiH2 单层在特定紫外光谱范围内具有几乎金属性质，并且在电磁辐射的红外和可见光谱中是透明的。所有这些可调性质和非平凡特征预示着 Sn2BiH2 单层在近红外探测器、热电器件、场效应晶体管、传感器、光催化、能量收集和光电子学等应用中具有巨大潜力。