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二维铁电材料ABP2X6内在极高的负泊松比（英文） 被引量：1
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作者 张春梅 聂亦涵 杜爱军 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1128-1133,共6页
引发科研人员极大兴趣的二维铁电材料由于极好的电子读写性能,是下一代电路设计的重要组成。但是,二维铁电材料非常罕见。最近具有ABP2X6 (A=Ag,Cu;B=Bi,In;X=S,Se)形式的二维铁电材料,由于可制备超薄铁电材料,掀起了广泛的研究热潮。在... 引发科研人员极大兴趣的二维铁电材料由于极好的电子读写性能,是下一代电路设计的重要组成。但是,二维铁电材料非常罕见。最近具有ABP2X6 (A=Ag,Cu;B=Bi,In;X=S,Se)形式的二维铁电材料,由于可制备超薄铁电材料,掀起了广泛的研究热潮。在ABP2X6单层内,P―P键形成支撑顶部和底部X平面的结构,同时位于X层之间的偏心A-B原子引起自发的铁电极化。如果两个偏心的A-B位置均匀对齐,则会导致顺电状态的出现。这种有趣的结构具有潜在的新颖的机械性能。截至目前,单层ABP2X6尚无力学性能报告。基于第一性原理计算,我们研究了单层ABP2X6 (A=Ag,Cu;B=Bi,In;X=S,Se)的结构、电子、力学以及电力耦合性质。通过杂化密度泛函方法计算,发现它们都是有很宽带隙的半导体。CuInP2Se6,CuBiP2Se6,AgBiP2S6和AgBiP2Se6的能带带隙分别是2.73,2.17,3.00和2.31 eV。价带顶主要是由X和B原子的p轨道构成,而导带底主要来源于X原子的p轨道和A原子的d轨道杂化。另外,A-B偏心位移有三个短A/B―X键,再加上d-p轨道杂化,我们推测ABP2X6单层中铁电结构扭曲的主要原因是Jahn-Teller影响。更有趣的是,ABP2X6单层是具有垂直于平面负泊松比的新类型的拉胀材料,负泊松比的数值有如下关系:AgBiP2S6(-0.805)<AgBiP2Se6(-0.778)<CuBiP2Se6 (.0.670)<CuInP2S6 (.0.060)。这主要是由于在x/y方向上施加的拉伸应变增大了P―P键和顶层X原子之间的角度,因此增加了单层ABP2X6的垂直平面方向的褶皱高度。此外,外部应变对A-B偏心位移具有显著影响,从而产生垂直于平面的压电极化。CuInP2S6,CuBiP2Se6,AgBiP2S6,AgBiP2Se6单层的e13值计算为-3.95×10-12,-5.68×10-12,-3.94×10-12,-2.71×10-12 C·m-1,与实验证实的二维平面外压电Janus系统相当(压电系数为-3.8×10-12 C·m-1)。这种不寻常的拉胀行为、铁电极化以及单层ABP2X6中的电力耦合可能会在纳米电子学、纳米力学和压电学中产生巨大的技术重要应用。 展开更多
关键词 负泊松比 铁电 半导体 abp2x6 力学 压电
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