【摘 要】
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二维材料家族成员种类繁多,性质各有所长,因其优异的性能在光电子学、催化、超导、自旋电子学等领域展示出广泛的应用前景,功能化二维材料的设计与研究是未来材料发展领域的重要方向。近年来,二维硫族化合物具有独特的结构稳定性和艳人的电学性质受到研究者们极大关注。在此,基于第一性原理计算,进而设计研究了具有新型方形晶格的11个单分子层,包括S-Se N2、S-Te N2、S-SP2、S-Se P2、S-Te
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二维材料家族成员种类繁多,性质各有所长,因其优异的性能在光电子学、催化、超导、自旋电子学等领域展示出广泛的应用前景,功能化二维材料的设计与研究是未来材料发展领域的重要方向。近年来,二维硫族化合物具有独特的结构稳定性和艳人的电学性质受到研究者们极大关注。在此,基于第一性原理计算,进而设计研究了具有新型方形晶格的11个单分子层,包括S-Se N2、S-Te N2、S-SP2、S-Se P2、S-Te P2、S-SAs2、S-Se As2、S-Te As2、S-SSb2、S-Se Sb2和S-Te Sb2,其中每个S/Se/Te原子与四个原子四配位,每个N/P/As/Sb原子桥接两个原子,从而形成方形晶格的三亚层结构。通过考察这些二维晶体的结合能,分析声子谱和第一性原理分子动力学模拟的稳定性筛选,我们发现五种单层材料,分别是S-Se N2、S-Te N2、S-SP2、S-SAs2、S-SSb2,具有动力学稳定,只有S-Se N2结构同时具有热学稳定。它是一种具有高空穴迁移率的间接带隙半导体,数值达12.97×10~3 cm~2V-1s-1,在外部条件下可以很容易地通过单轴压缩或双轴拉伸来获得带隙的转变;此外,我们还发现了两种1T-Se/Te P2单层结构具有热力学、动力学和热学方面的稳定性,并且拥有表现为金属性的能带结构。经过理论计算得到了稳定的二维硫化物单层,深入探究发现它们具有独特结构和物理特性,有望在在电子、光电领域有潜在的应用价值。
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