通过掺杂调控二维 IV 族单硫族化物的能量势垒

结构简并支撑了下一代二维材料的铁性行为，并导致其在外场、电荷掺杂和/或温度下发生奇特的二维结构转变。这些转变难易程度的最直接指标是{\em 弹性能量势垒}，定义为（简并）结构基态原胞与结构对称性升高的原胞之间的能量差。二维材料靠近块体衬底会影响发生这些转变的临界场和/或温度大小，其首要效应是相对电荷转移，可能触发结构量子相变。基于此物理图像，我们报道了适度电荷掺杂（每原胞 $-0.2$ 至 $+0.2$ 个电子范围内）对铁弹性黑磷与九种铁电单硫族化物单层的弹性能量势垒的影响。弹性能量势垒 $J_s$ 是产生 $Pnm2_1\to P4/nmm$ 二维结构转变所需能量。类似于对铁弹性 SnO 单层弹性能量势垒的效应，IV 族单硫族化物单层对相似掺杂量表现出可调的弹性能量势垒：在不超过每原子十分之一电子或空穴的适度空穴（电子）掺杂下，可实现对 $J_s$ 的降低（升高）。