层状过渡金属硫族化合物的零点运动与直接/间接带隙交叉

二维过渡金属硫族化合物 $MX_2$（例如 MoS$_2$、WS$_2$、MoSe$_2$、\ldots）是带隙工程中最具前景的材料之一。在这些化合物中，利用第一性原理技术广泛研究了通过面内应变调控直接-间接带隙特征的可能性。然而，在此类计算中，晶格自由度被假定为经典且冻结的。本文详细研究了带隙特征（直接 vs. 间接）对每个 $MX_2$ 单元中两个硫族原子平面之间面外距离 $h$ 的依赖性。利用 DFT 计算，我们表明带隙特征确实对参数 $h$ 高度敏感，在单层、双层以及块体化合物中均是如此，例如可在单层体系中实现从间接带隙到直接带隙以及从间接到直接带隙的切换。进一步在零点运动引起的量子晶格涨落存在下分析了这一情形。基于量子分析，我们认为由面外应变以及面内应变引起的直接-间接带隙转变更应被视为连续的 crossover（交叉）而非真正的尖锐转变。讨论了其对物理可观测量后果。