【DFT】二维PtTe₂系列材料的金属铁电性研究进展 2023年11月20日 下午3:17 • 计算 • 阅读 10 由于导电电子的屏蔽作用,铁电性和金属性一般不能共存。铁电金属在自然界中非常罕见,但却表现出各种独特的性质,如非常规的超导性、独特的光学响应和磁电效应。过渡金属硫族化合物MTe₂系列材料具有稳定的层状结构1T/1T’相,由于空间反演对称性存在而缺乏自发极化。由于其独特的层间相互作用,范德瓦尔斯(vdW, van der Waals)层状材料滑移铁电机理早在2017年被研究者提出,但一直没有被观测到。最近研究人员在多层WTe₂半金属材料中直接观察到铁电翻转,燃起了人们对层间滑移铁电的希望。MTe₂系列材料的多层结构为研究滑移铁电和金属铁电提供了理想的平台。 最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心HM-T03组王志俊研究员指导博士生盛昊昊,构建了具有vdW堆叠的过渡金属硫族化合物 (MTe₂, M = Pt, Pd和Ni)的180度双层结构(π bilayer),其中上下两层通过C2z旋转联系,并通过第一性原理计算预言了这些180度双层结构具有金属铁电性[1],如图1所示。研究表明:1. 虽然单层结构是有能隙的绝缘体,但是该双层结构表现为金属性;2. 这些双层结构的铁电相分别为相对位移v=(1/3,2/3)和(2/3,1/3)的结构,铁电极化在面外方向;3. 该垂直极化的翻转可以通过层间滑动来实现,能垒非常低;4. 改变载流子浓度可以显著调节这些铁电金属的垂直极化大小和方向。此外,我们认为层间电荷转移是金属性和垂直极化的起源,这些性质与空间扩展的Te-pz轨道密切相关。此类180度双层结构广泛存在于自然界中,如1T’/Td-MoTe₂(电荷掺杂诱导超导)、α-Bi₄Br₄(单层具有拓扑边缘态)等,使得我们能够操纵铁电性与其他性质(如超导和拓扑)之间的相互作用。 图1、MTe₂ π bilayer的(a)-(b)结构,(c)-(e)能量与极化面,(d)-(f)铁电翻转路径的能垒与极化, (g) π双层的示意,(h)极化与掺杂的关系。 该项研究成果预言了一类金属铁电,它们在功能纳米器件中有潜在的应用。相关成果以“Ferroelectric metals in 1T/1T’ -phase transition metal dichalcogenide MTe₂ bilayers (M = Pt, Pd, and Ni)”为标题已在线发表在《Physical Review B》上。该工作得到了国家自然科学基金委和中国科学院等项目的资助。 图2、(a)单层PtTe1.75结构示意图,(b)不考虑自旋轨道耦合的投影能带,(c)考虑自旋轨道耦合的能带和能隙对应的Z₂拓扑数,(d)高效的析氢反应的示意图。 此外,研究小组还报道了具有有序Te空位缺陷的 PtTe₂材料(PtTe1.75)是一种既具有大且可调自旋霍尔电导,又表现出高效析氢活性的非常规二维材料[2],如图2所示。同时为寻找大自旋霍尔电导的体系提供了新思路——在大自旋轨道耦合体系中引入缺陷。文章以题为“Large Spin Hall Conductivity and Excellent Hydrogen Evolution Reaction Activity in Unconventional PtTe1.75 Monolayer”发表在《Research》上 (Research, 2023,6:0042)。 原创文章,作者:计算搬砖工程师,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/11/20/7db625bc80/ 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 【纯计算】ACS ANM:Sc2C纳米片功能化诱导压电响应的密度泛函理论研究 2023年10月15日 【机器学习】PCCP:机器学习指导分析层状双氢氧化物(LDHs)的析氧活性 2023年11月3日 【DFT+实验】曾杰/夏川/肖建平,最新Nature子刊! 2024年3月6日 郭再萍等EES:Cu单原子抑制锌-碘电池的穿梭效应 2023年11月4日 【计算+实验】最新顶刊:JACS、Nature子刊、AFM、Angew.、Nano Research等成果集锦! 2023年12月22日 南京大学孙建课题组开发的AI晶体结构搜索方法(MAGUS)现公开给大家使用 2024年3月20日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交