Janus $\mathrm{GdClF}$单层中双轴应变驱动的谷极化转变

晶体中载流子的谷自由度可用于处理信息和执行逻辑操作，而实现谷极化的谷应用关键因素。在此，我们提出一种由双轴应变在不同谷点（-K和K点）产生谷极化转变的模型。通过第一性原理计算，我们以Janus $\mathrm{GdClF}$单层的具体实例阐明我们的想法。预测的$\mathrm{GdClF}$单层在动力学、力学和热学上是稳定的，并且是一种具有垂直磁各向异性（PMA）、价带顶（VBM）位于谷点以及高居里温度（$T_C$）的铁磁（FM）半导体。由于其本征铁磁性和自旋轨道耦合（SOC），将诱导出自发谷极化，但谷劈裂仅为-3.1 meV，这为通过应变在不同谷点实现谷极化转变提供了机会。在考虑的应变范围（$a/a_0$：0.94$\sim$1.06）内，应变GdClF单层始终具有能带隙、强FM耦合和PMA。压缩应变有利于-K谷极化，而拉伸应变有利于K谷极化。在0.96和1.04应变下对应的谷劈裂分别为-44.5 meV和29.4 meV，高于室温热能（25 meV）。由于特殊的Janus结构，可观察到面内和面外压电极化。研究发现面内压电极化的方向可被应变翻转，且在0.96和1.04应变下的$d_{11}$分别为-1.37 pm/V和2.05 pm/V。我们的工作为通过应变设计铁谷材料以用于多功能谷电子学和压电器件铺平了道路。