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对压力下二维黑磷丰富电子结构演变的统一理解

材料科学 2024-03-05 v1

摘要

少层黑磷(BP)在压力下的电子结构演化展现出丰富的现象,例如Γ\Gamma点直接能隙的非单调变化、层数依赖性,以及对常规压力和静水压力的不同响应。目前仍缺乏对这些丰富现象的完整且统一的理解。在此,我们从层间准键合(QB)相互作用与层内化学键合相互作用之间的竞争出发,提供了一个统一的理解。前者在压力下减小能隙,而后者增大能隙,其根源可关联到能带边缘层间与层内反键或成键相互作用的不同组合。更有趣的是,层间QB相互作用是两类相互作用的共存,即相同占据能带之间(占据-占据和空-空相互作用)与不同占据能带之间(占据-空相互作用)相互作用的共存;并且,总体效果是一种四能级相互作用,这解释了双层BP导带边缘的反常层间反键特征。我们当前的研究为二维(2D)BP的电子结构调控奠定了基础,并且,我们针对多能级相互作用的分析方法可应用于其他具有占据-空层间相互作用的2D半导体同质和异质结构。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.01149,
  title  = {Unified understanding to the rich electronic-structure evolutions of 2D black phosphorus under pressure},
  author = {Yu-Meng Gao and Yue-Jiao Zhang and Xiao-Lin Zhao and Xin-Yu Li and Shu-Hui Wang and Chen-Dong Jin and Hu Zhang and Ru-Qian Lian and Rui-Ning Wang and Peng-Lai Gong and Jiang-Long Wang and Xing-Qiang Shi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.01149},
  year   = {2024}
}