具有反常应变调控层间相互作用的二维铁电 Ga2O3 双层
材料科学
2021-12-13 v1 计算物理
摘要
二维(2D)范德瓦耳斯(vdW)材料及其双层在基础研究和技术应用方面激发了巨大兴趣。近来,一组具有面外铁电性的二维 vdW III2-VI3 材料引起了广泛关注。本工作中,采用第一性原理计算方法系统研究了二维铁电 Ga2O3 双层体系的结构、电子和光学性质。两个自由单层的内禀偶极子导致三种不同的偶极模型(一个铁电模型和两个反铁电模型)。铁电和反铁电偶极模型的稳定堆垛构型可在无额外操作的情况下通过单层的极化反转转变相互转换。层间微扰效应结合双轴应变工程使得双层体系的电子和光学性质具有高度可调性。令人惊讶的是,结果表明由面内双轴拉伸应变诱导了从 vdW 到离子型层间相互作用的相变。详细分析提出了一种基于 Ga2O3 体系离子键本质的相变机制,涉及阴离子的层间重排以补偿严重畸变离子折叠构型对称性破缺。这些见解可为未来二维 Ga2O3 原子薄层体系的实验合成、表征和应用开辟新前景。
引用
@article{arxiv.2112.05569,
title = {Two-dimensional Ferroelectric Ga2O3 Bilayers with Unusual Strain-engineered Interlayer Interactions},
author = {Junlei Zhao and Xinyu Wang and Haohao Chen and Zhaofu Zhang and Mengyuan Hua},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.05569},
year = {2021}
}
备注
11 page, 6 figures